顆粒在線訊：具有高導電性和高強度的銅基材料在能源和電力領域受到強烈需求。但是，無法通過傳統(tǒng)手段獲得可擴展且簡便的銅基材料，同時提高導電性和強度。本文，中國科學院電工研究所高召順研究員團隊在《Carbon》期刊發(fā)表名為"In-situ Graphene Enhanced Copper Wire: A Novel Electrical Material with Simultaneously High Electrical Conductivity and High Strength"的論文，研究通過真空熱壓燒結銅粉和無毒、廉價的液體石蠟，在銅中原位生長高質量的石墨烯，很容易實現(xiàn)高導電性和高強度。通過改變銅粉尺寸、液體石蠟含量和燒結工藝參數(shù)，對石墨烯進行進一步精細的結構設計和形貌控制，提高了性能。均勻分布的 3D 石墨烯起著至關重要的作用，它作為電子傳輸通道，通過晶粒細化、位錯強化和載荷轉移機制強化基體。因此，冷拔銅/石墨烯復合線具有 94.85% IACS 的高導電率和 516 MPa 的高拉伸強度，以及良好的抗軟化性。該工作為制備高性能石墨烯增強銅基復合材料提供了一種低成本、高效率的方法，為大規(guī)模生產(chǎn)不同形狀的高性能銅/石墨烯復合材料開辟了新的途徑。

圖1. Cu/Gr復合材料的制備工藝示意圖及Cu/Gr-50復合材料在900℃、50 MPa、小于20 μm的Cu粉末燒結1h的微觀結構

圖2. 燒結塊狀 Cu/Gr 復合材料的電導率和硬度隨不同工藝參數(shù)的變化

圖3. Cu/Gr-50復合材料在不同溫度下燒結的顯微組織和拉曼光譜

圖4. 冷拔Cu/Gr-50線材的TEM圖

圖5. Cu/石墨的抗拉強度和電導率的比較復合材料用不同的方法

總之，通過真空熱壓燒結銅粉和無毒、廉價的液體石蠟，成功制備了新型三維石墨烯增強銅復合材料。這種原位形成策略也可以擴展到石墨烯增強的其他金屬基復合材料（銅基合金、鎳基合金等）的制備，以用于潛在的結構和功能應用。