本文要點：一種基于粉末冶金的方法，制備用于高性能先進結構材料的3D石墨烯狀納米片網(wǎng)絡/銅（3D-GLNN / Cu）復合材料。

在能源，運輸，航空和安全等關鍵領域的全球需求的推動下，對高性能新型結構材料的需求已大大增加，以實現(xiàn)更廣泛的性能。這些材料不僅將被設計為具有更輕的重量，更強和更強的機械性能的專業(yè)化材料，而且還將展示其他功能性作用，包括導電，傳導熱量，存儲能量或感測外部刺激。尋找新材料以促進技術發(fā)展的努力。

本文， 天津大學材料學院何春年教授團隊與華中科技大學機械學院朱福龍教授團隊 （同為通訊作者）在《 Nature Communications 》期刊發(fā)表名為“ A powder-metallurgy-based strategy toward three-dimensional graphene-like network for reinforcing copper matrix composites”的論文， 研究提出 一種基于粉末冶金的策略，用于制造用于高性能先進結構材料的3D石墨烯狀納米片網(wǎng)絡/銅（3D-GLNN / Cu）復合材料 。 其中 銅粉上的類似石墨烯納米片 （GLNs） 常壓快速熱退火（RTA）的生長及以及隨后的反應性熱壓工藝。 在熱壓過程中，由于GLN和Cu之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）-不匹配相關的熱應力，直接焊接在Cu粉末上生長的GLN，從而在復合材料中構建3D互連石墨烯網(wǎng)絡。

在復合材料中，3D-GLNN的高度互連特征不僅可以使其比復合材料中的2D隔離石墨烯具有更大的界面剪切應力，從而獲得更好的載荷傳遞增強能力和顯著更高的增強效率，而且還大大減少了電子散射在界面區(qū)域，并在整個矩陣中構建廣泛的導電路徑，以進行電子傳輸。結果，3D-GLNN / Cu復合材料同時具有優(yōu)越的機械性能，導電性和導熱性，有潛力滿足許多特殊應用，例如輕型宏觀導體和電子產品中的散熱器。

圖1：制造過程的示意圖。

圖2：復合粉末和塊狀材料的表征。

圖3：熱壓過程中的結構演變

圖4：石墨烯狀納米片之間焊接的MD模擬。

圖5：典型的微觀結構和性能。

圖6：3D石墨烯/ Cu和2D石墨烯/ Cu的比較。

綜上所述，利用基體與增強材料之間的CTE失配所引起的熱應力，通過簡便且可擴展的熱壓工藝制備了具有緊密焊接石墨烯結構的新型連續(xù)三維類石墨烯網(wǎng)絡/銅復合材料。該方法可擴展到由二維材料（h-BN，過渡金屬硫化物或氧化物）及其增強的金屬基復合材料（Cu，Mg，Al，Ti，等）以用于潛在的結構和功能應用。

文獻：