高強高導石墨烯增強銅基復合材料的研究進展

張曉青， 姜慶偉， 張守健， 劉博文， 王洪崗， 嚴光茂

（昆明理工大學材料科學與工程學院，昆明 650093）

有色金屬銅及其合金因具有優異的導電導熱性、良好的塑韌性與耐腐蝕性等性能，在電子、機械工業、能源化工和航空航天等領域應用廣泛[1]。導電性是衡量銅基復合材料的重要指標，但是，材料的導電性通常與其強度呈“此長彼消”的狀態[2-3]，因此，制備兼具高強度和高導性能的銅基復合材料，一直是材料領域科研工作者的研究重點之一。

目前，制備高強高導銅基復合材料主要有2種設計思路：一是合金化法，添加適當的合金元素有效強化銅基體；二是復合材料法，將不同的第二相增強體引入銅基體形成復合材料。雖然合金元素的加入在一定程度上起到了較好的強化效果，但同時也降低了復合材料導電導熱性能以及金屬的回收率；采用不同方式向銅基體中引入第二相增強體，不僅起到第二相強化作用，而且由金屬導電理論可知，引入第二相比固溶原子引起的點陣畸變對電子的散射作用弱，對材料的電導率影響較小[4-6]，既能提高材料的強度，又能保持材料本身優異的導電性。因而，引入第二相復合材料法已成為近年來研制高強高導銅基材料的重要方向。

碳材料的結構多樣性和性能獨特性使其成為了熱門的銅基復合材料第二相增強體。常作為增強體的碳材料有石墨、碳纖維、納米金剛石、碳納米管（Carbon Nanotube，CNT）、石墨烯（Graphene，Gr）及新型膨脹石墨等。石墨烯材料自2004年被發現[7]就一直備受各領域科研工作者關注，石墨烯由單層碳原子構成，呈二維蜂窩狀結構，是構成其他維數形式碳材料的基本單元。……