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哈爾濱工業(yè)大學Hailong Shi課題組--鎂熔體中轉(zhuǎn)化CO2直接合成和改性石墨烯:實現(xiàn)高強度和剛度的石墨烯-鎂復合材料的一種新途徑
       石墨烯(Gr)增強金屬基復合材料的加工規(guī)模和機械性能對于很多應用是非常需要的。然而,一個長期存在的問題是Gr具有差的分散性,且與金屬基質(zhì)的弱界面強度。在這項工作中,提供了一種原位液體冶金策略,通過二氧化碳(CO2)和鎂熔體之間的化學反應,制備得具有優(yōu)異模量、強度和塑性的鎂基復合材料。該工藝路線能夠同時在金屬熔體中原位合成和改性Gr,從而產(chǎn)生最佳的微觀結(jié)構(gòu),包括Gr的均勻分散以及Gr與鎂基體之間的強界面結(jié)合。這種新的方法可以很容易地擴展到鎂基復合材料的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),甚至為制造金屬基復合材料提供了一種通用的設計途徑。
 
 
Figure 1. 通過原位氣-液反應制備Gr/Mg-6Zn 復合材料的示意圖。(a) 鎂熔體中的原位氣-液反應;(b) 壓力鑄造;(c) 熱擠壓。
 
 
Figure 2. 原位生長的Gr的典型形貌和結(jié)構(gòu)。(a) Gr粉末的光學圖像;(b) XRD圖譜;(c) N2 吸附/解吸等溫線,插圖展示了孔徑分布;(d) 和 (e) 不同放大倍數(shù)下的 SEM 圖像;(f) TEM 圖像;(g) SAED 模式;(h) HR-TEM 圖像;(i) 沉積在云母和珊瑚上Gr的AFM 圖像。
 
 
Figure 3.(a)在Mg-6Zn復合材料中Gr的透射電鏡圖像;(b)經(jīng)MgO納米粒子修飾的Gr的HAADF圖像;(c) HRTEM圖像,插圖顯示了MgO的FFT圖;(d)元素映射圖像對應于圖4b。
 
 
Figure 4.(a)擠壓的Mg-6Zn合金和具有不同Gr體積分數(shù)的Gr/Mg-6Zn復合材料的拉伸應力-應變曲線;(b)比較了增強和硬化效率。
 
 
Figure 5.(a)鎂熔體中Gr生長和表面改性的示意圖;(b)Gr的HAADF圖;(c) EDS元素映射圖;(d)氧化鎂改性Gr。
  
        該研究工作由哈爾濱工業(yè)大學Hailong Shi課題組于2021年發(fā)表在Carbon期刊上。原文:Direct synthesis and modification of graphene in Mg melt by converting CO2: A novel route to achieve high strength and stiffness in graphene/Mg composites。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號

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