石墨烯與金屬合成超強復合材料
作者:中國科學院成都有機化學有限公司 來源:http://www.sikpqwc.cn 日期:2013-09-22 14:20:02
日前,韓國科學技術院的研究人員創造出金屬和石墨烯的成層結構,得到由石墨烯與銅、鎳形成的復合材料。該材料在硬度方面超過純金屬材料幾百倍,其強度是純銅材料的500倍,是純鎳材料的180倍。相關研究結果已發布在Nature Communications在線期刊上。
此前,美國軍隊軍備研發和工程中心也曾開發出一種石墨烯金屬納米材料,但在提高材料強度方面卻是失敗的。為了使石墨烯金屬納米材料的強度最大化,韓國科學技術院的研究團隊使用化學氣相沉積(CVD)在金屬沉積襯底上生長出單層石墨烯,然后再沉積上金屬單層,通過重復這些步驟,最終得到石墨烯金屬多層結構的復合材料。
通過透射電鏡、分子動力學模擬等微觀壓縮試驗顯示,晶面間距為70nm的銅—石墨烯多層材料,拉伸強度是純銅的500倍(1.5 GPa);鎳—石墨烯多層材料的晶面間距為100 nm,拉伸強度是純鎳的180倍(4.0 GPa)。晶面間距與材料強度之間存在顯著關聯:間距越小,使得位錯運動越難,從而提升了材料強度。該復合材料表現出超過傳統金屬—金屬多層次材料的強度。如果該工藝應用于產業界,將使得汽車及飛機的質量更輕、燃油效率更高。此外,還可用作核反應堆等的涂層。