石墨烯与金属合成超强复合材料

日前，韩国科学技术院的研究人员创造出金属和石墨烯的成层结构，得到由石墨烯与铜、镍形成的复合材料。该材料在硬度方面超过纯金属材料几百倍，其强度是纯铜材料的500倍，是纯镍材料的180倍。相关研究结果已发布在Nature Communications在线期刊上。

此前，美国军队军备研发和工程中心也曾开发出一种石墨烯金属纳米材料，但在提高材料强度方面却是失败的。为了使石墨烯金属纳米材料的强度最大化，韩国科学技术院的研究团队使用化学气相沉积(CVD)在金属沉积衬底上生长出单层石墨烯，然后再沉积上金属单层，通过重复这些步骤，最终得到石墨烯金属多层结构的复合材料。

通过透射电镜、分子动力学模拟等微观压缩试验显示，晶面间距为70nm的铜—石墨烯多层材料，拉伸强度是纯铜的500倍(1.5 GPa)；镍—石墨烯多层材料的晶面间距为100 nm，拉伸强度是纯镍的180倍(4.0 GPa)。晶面间距与材料强度之间存在显著关联：间距越小，使得位错运动越难，从而提升了材料强度。该复合材料表现出超过传统金属—金属多层次材料的强度。如果该工艺应用于产业界，将使得汽车及飞机的质量更轻、燃油效率更高。此外，还可用作核反应堆等的涂层。