石墨烯增强铝基复合材料的研究进展

石墨烯增强铝基复合材料的研究进展

石墨烯是一种具有单层碳原子构成的二维材料，其具有优异的导电性、热导性和力学

性能，因此被广泛应用于各种领域。在复合材料领域，石墨烯可以作为增强剂，与其他材

料复合，形成石墨烯增强复合材料，以提高材料的性能。铝基复合材料是一种重要的结构

材料，在航空航天、汽车制造、建筑等领域有着广泛的应用。本文将从石墨烯增强铝基复

合材料的制备方法、性能及应用领域等方面进行综述，以全面了解石墨烯增强铝基复合材

料的研究进展。

一、石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

1. 液相混合法

液相混合法是一种简单易行的石墨烯增强铝基复合材料制备方法。首先将石墨烯悬浮

液与铝粉混合，然后通过挤压、热压等工艺将混合物加工成坯料，最后进行烧结得到石墨

烯增强铝基复合材料。这种方法简单易行，适用于大规模生产。

2. 机械合金法

机械合金法是通过高能球磨等机械手段将石墨烯和铝粉混合，形成混合粉末，然后通

过热压或等离子热处理等方法将混合粉末加工成坯料，最终得到石墨烯增强铝基复合材料。该方法能够在保持石墨烯完整性的同时实现与铝的均匀分散，制备得到性能优异的复合材料。

3. 化学气相沉积法

化学气相沉积法是一种制备高质量石墨烯的方法，通过气相沉积的方式在铝表面沉积

石墨烯薄膜，形成石墨烯增强的铝基材料。该方法可以实现对石墨烯的精确控制，制备得

到高性能的石墨烯增强铝基复合材料。

二、石墨烯增强铝基复合材料的性能

1. 机械性能

石墨烯具有优异的机械性能，其强度和刚度都远远高于传统的增强材料，因此能够显

著提高铝基复合材料的强度和刚度。研究表明，添加适量的石墨烯能显著提高铝基复合材

料的抗拉强度、硬度和抗疲劳性能。

2. 热性能

石墨烯不仅具有高导热性，还具有优异的隔热性能，能够有效提高铝基复合材料的导热性能和耐高温性能。研究表明，添加石墨烯后的铝基复合材料具有更高的导热系数和更低的热膨胀系数，适用于高温环境下的应用。

三、石墨烯增强铝基复合材料的应用领域

1. 航空航天领域

石墨烯增强铝基复合材料具有优异的力学性能和热性能，能够满足航空航天领域对轻质高强材料的需求。该材料在飞机、火箭、航天器等领域有着广泛的应用前景。

2. 汽车制造领域

石墨烯增强铝基复合材料具有优异的导热性能和耐腐蚀性能，能够有效提高汽车零部件的性能和使用寿命。该材料在汽车发动机、制动系统、传动系统等零部件中有着广泛的应用前景。

四、结语

石墨烯增强铝基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，对于提高材料性能、降低材料成本具有重要意义。目前石墨烯增强铝基复合材料的研究还处于起步阶段，存在着诸多挑战和问题，例如石墨烯的大规模制备、与铝的界面结合、成本控制等，需要通过更深入的研究和技术突破来解决。未来石墨烯增强铝基复合材料的研究仍然具有重要意义，有着广阔的发展前景。