石墨烯与氧化铝陶瓷基复合材料的性能研究
氧化铝 陶瓷 导热系数
氧化铝陶瓷导热系数氧化铝陶瓷是一种常见的工程陶瓷材料，具有优异的导热性能。
导热系数是表示材料导热性能的重要指标，对于工程陶瓷材料来说，导热系数的大小直接影响着其在各种工业应用中的使用效果。
本文将围绕氧化铝陶瓷的导热系数展开讨论，从其基本特性、影响因素以及应用领域等方面进行分析。
首先，我们先来了解一下氧化铝陶瓷的基本特性。
氧化铝陶瓷是一种由氧化铝粉末经过成型、烧结等工艺制成的高温陶瓷材料，其主要成分为氧化铝（Al2O3）。
氧化铝陶瓷具有极高的硬度、抗磨损性和化学稳定性，因此在工业领域得到了广泛的应用。
同时，氧化铝陶瓷还具有良好的导热性能，其导热系数相对较高，能够有效地传导热量，因此在导热方面也具有一定的优势。
其次，影响氧化铝陶瓷导热系数的因素也有很多。
首先是氧化铝陶瓷的成分和微观结构。
氧化铝陶瓷的导热系数与其晶体结构、晶粒大小、晶界密度等因素密切相关。
一般来说，晶体结构较完整、晶粒细小、晶界密度大的氧化铝陶瓷导热系数较高。
其次是氧化铝陶瓷的制备工艺。
通过改变烧结温度、添加助熔剂等手段，可以调控氧化铝陶瓷的微观结构，从而影响其导热系数。
另外，氧化铝陶瓷的杂质含量、氧化铝晶体的取向等因素也会对其导热性能产生一定的影响。
氧化铝陶瓷的导热系数对其在工业应用中有着重要的意义。
首先，在高温环境下，对于要求高导热性能的零部件来说，选择导热系数较高的氧化铝陶瓷材料能够更好地满足工业生产的需求。
其次，在电子器件的散热与绝缘方面，氧化铝陶瓷也可以起到重要的作用。
由于其导热系数较高，因此适合用于制造散热片、绝缘垫等电子器件陶瓷部件，能够有效地提高器件的散热效率和绝缘性能。
此外，在一些机械零部件的制造中，氧化铝陶瓷也常常被用作摩擦材料，其导热系数的大小对于摩擦材料的热传导性能有着直接的影响。
综上所述，氧化铝陶瓷具有较高的导热系数，这使得它在工业应用中具有广泛的用途。
导热系数的大小受到多种因素的影响，包括材料的成分、微观结构和制备工艺等。
《复合材料》PPT课件
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
03
发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
氧化铝陶瓷导热系数
氧化铝陶瓷导热系数介绍在现代科技发展的背景下，高导热材料的需求越来越大。
氧化铝陶瓷作为一种常见的高导热材料，具有出色的导热性能，被广泛应用于各个领域。
本文将对氧化铝陶瓷的导热系数进行全面、详细、完整地探讨。
导热系数概述导热系数（thermal conductivity）是衡量材料传导热量能力的物理量，通常用λ表示，单位为W/(m·K)。
导热系数越大，材料的导热性能越好。
氧化铝陶瓷的性质及导热机制氧化铝陶瓷的性质•氧化铝陶瓷的化学式是Al2O3，是一种非金属陶瓷材料。
•具有高硬度、高熔点、耐腐蚀、抗磨损等优异性能。
•密度较大，晶粒细小，晶界清晰。
氧化铝陶瓷的导热机制1.晶体导热：氧化铝晶体具有良好的导热性能，晶体结构紧密，原子之间距离小，平均自由路径长，传导热量的速率高。
2.晶界导热：晶界是晶体结构中相邻晶粒之间的边界，晶界带有氧化铝陶瓷制品中的多孔结构，晶界因距离较近可以有效传导热量。
3.粒间导热：氧化铝粉体制备工艺中，由于粒度分布不均，晶粒之间会存在间隙，这些间隙也会起到导热作用。
4.气体导热：氧化铝陶瓷具有多孔结构，内部空隙充满气体，气体在热传导中也会发挥作用。
影响氧化铝陶瓷导热系数的因素晶粒大小和晶界•氧化铝晶粒越小，平均自由路径越长，导热性能越好。
•晶界清晰度也影响导热性能，晶界越清晰，导热性能越好。
孔隙率和孔径大小•氧化铝陶瓷中的孔隙会导致导热系数降低，孔径越大，影响越显著。
添加剂和掺杂物•通过添加剂和掺杂物，可以调控氧化铝陶瓷的导热性能，例如添加少量金属氧化物、碳化物等。
提高氧化铝陶瓷导热性能的方法1.改变氧化铝陶瓷的制备工艺，控制晶粒大小和晶界清晰度。
2.控制氧化铝陶瓷中的孔隙率和孔径大小。
3.添加适量的添加剂和掺杂物，优化导热性能。
4.使用不同比例的氧化铝粉体，制备氧化铝陶瓷件。
氧化铝陶瓷导热系数的应用•由于氧化铝陶瓷具有良好的导热性能，被广泛应用于电子、光电、航空航天等领域。
纳米材料有哪些
纳米材料有哪些纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料，这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性，广泛应用于材料科学、生物医学、能源和环境等领域。
纳米材料的种类繁多，下面将介绍一些常见的纳米材料及其应用。
一、纳米碳材料。
1. 石墨烯。
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构，具有优异的导电性、热导性和机械性能，被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
2. 碳纳米管。
碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的纳米管状结构，具有优异的力学性能和导电性能，被应用于纳米电子学、纳米材料增强等领域。
3. 纳米金刚石。
纳米金刚石是由碳原子构成的立方晶格结构，具有硬度大、导热性好等特点，被广泛应用于涂层材料、生物医学材料等领域。
二、纳米金属材料。
1. 纳米银。
纳米银具有优异的抗菌性能，被广泛应用于医疗器械、纺织品等领域。
2. 纳米金。
纳米金具有优异的光学性能和催化性能，被应用于光电器件、催化剂等领域。
3. 纳米铜。
纳米铜具有优异的导电性能和力学性能，被广泛应用于电子器件、导电材料等领域。
三、纳米氧化物材料。
1. 纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅具有优异的光学性能和表面活性，被广泛应用于光学涂料、生物医学材料等领域。
2. 纳米氧化铝。
纳米氧化铝具有优异的耐磨性和热稳定性，被应用于陶瓷材料、涂料材料等领域。
3. 纳米氧化铁。
纳米氧化铁具有优异的磁性能和生物相容性，被广泛应用于磁性材料、生物医学材料等领域。
四、纳米复合材料。
1. 纳米聚合物复合材料。
纳米聚合物复合材料是将纳米材料与聚合物基体复合而成的材料，具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2. 纳米陶瓷复合材料。
纳米陶瓷复合材料是将纳米材料与陶瓷基体复合而成的材料，具有优异的耐磨性和耐高温性能，被应用于机械制造、航空航天等领域。
以上就是关于纳米材料的介绍，纳米材料的种类繁多，每一种纳米材料都具有独特的特性和应用价值，随着科学技术的不断发展，相信纳米材料在未来会有更广阔的应用前景。
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
氧化铝在碳纤维氧化铝陶瓷复合材料中的作用
氧化铝在碳纤维氧化铝陶瓷复合 材料中起到了增韧作用。氧化铝 具有高硬度、高耐磨性、高热稳 定性和良好的化学稳定性，能够 提高复合材料的硬度、耐磨性和 耐热性。同时，氧化铝还可以改 善复合材料的电绝缘性能，使其 在电子领域具有广泛的应用前景
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料的制备方法
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料的制备方法主要包括粉末冶金法、溶胶凝胶法、化学气相沉积 法等 其中，粉末冶金法是最常用的制备方法之一 该方法通过将碳纤维和氧化铝粉末混合均匀，然后进行压制和烧结，得到碳纤维氧化铝陶 瓷复合材料 溶胶凝胶法则是通过将碳纤维和氧化铝溶于溶剂中，形成溶胶，然后进行凝胶化处理，得 到碳纤维氧化铝陶瓷复合材料 化学气相沉积法则是在高温下将气体中的碳原子和氧原子沉积到基底上，形成碳纤维和氧 化铝的复合结构
环保型复合材料的开发：研究环保 型的碳纤维氧化铝陶瓷复合材料， 减少对环境的影响，满足日益增长 的维氧化铝陶瓷复合材料在航空航天 、汽车、电子等领域的应用，提高 其市场竞争力
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
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碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
碳纤维氧化铝陶瓷复合材 料的应用前景
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料具有优异的物理 、化学和机械性能，因此在许多领域都具有 广泛的应用前景。例如，它可以用于制造高 性能的电子器件、航空航天器零部件、汽车 零部件等。同时，由于其优异的耐高温性能 和化学稳定性，还可以用于制造高温环境下 的零部件和结构件。未来随着科技的不断进 步和应用领域的不断拓展，碳纤维氧化铝陶 瓷复合材料的应用前景将更加广阔
碳纤维氧化铝陶瓷复合材料
世界上最耐高温的材料
世界上最耐高温的材料
在工业生产和科学研究中，高温材料的耐热性能一直是一个备受关注的重要指标。
随着科技的不断进步，人们对材料耐高温性能的要求也越来越高。
那么，世界上究竟有哪些材料能够被称为是最耐高温的呢？
首先，我们不得不提到碳化硅陶瓷。
碳化硅陶瓷是一种非常优秀的耐高温材料，它的耐热性能非常出色。
碳化硅陶瓷的熔点高达2700摄氏度，而且在高温环境下
依然具有较高的强度和硬度，因此被广泛应用于航空航天、冶金等领域。
其次，氧化铝陶瓷也是一种非常耐高温的材料。
氧化铝陶瓷具有优异的绝缘性
能和耐腐蚀性能，在高温下依然能够保持稳定的性能。
它的熔点高达2050摄氏度，是一种非常理想的耐高温材料。
除了上述两种材料，钼、钨等金属材料也具有良好的耐高温性能。
钼的熔点高
达2620摄氏度，而钨的熔点更是高达3422摄氏度，因此它们被广泛应用于高温环境下的工程材料。
此外，还有一种被称为石墨烯的材料，它也被认为是一种非常耐高温的材料。
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构，具有非常优异的导热性和机械性能，在高温环境下依然能够保持稳定的性能。
综上所述，碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、钼、钨和石墨烯都是世界上最耐高温的
材料之一。
它们在航空航天、冶金、电子等领域都有着重要的应用价值，为人类的科学研究和生产活动提供了重要的支持。
随着科技的不断发展，相信会有更多新的耐高温材料被发现，为人类创造更加美好的未来。
al2o3陶瓷成分
al2o3陶瓷成分
Al2O3陶瓷是由氧化铝(Al2O3)为主要成分制成的一种陶瓷材料。
氧化铝是一种无色、透明或白色的晶体，具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等良好的物理化学性能，是制造高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特殊用途陶瓷的理想原料。
Al2O3陶瓷的主要成分是氧化铝和其它添加剂，常见的添加剂有氧化钇、氧化镁、氧
化锆等。
这些添加剂可以提高Al2O3陶瓷的性能，如强度、硬度、断裂韧性、热传导率、
导热系数等。
氧化铝是制造陶瓷所必需的原料之一，其主要特点为强度高、硬度大、与其他金属的
熔点高、化学性质稳定、特殊的物理性能(如绝缘性好、抗磨性好等)。
因此，氧化铝在制
造高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特殊用途陶瓷中具有广泛的应用。
氧化铝的热导率并不高，但是由于一般铝陶瓷材料的导热率都比较低，故铝氧化物几
乎成了所有铝陶瓷材料的代表，又因为它的热膨胀系数小，所以它被广泛应用在射频各种
高频元器件中。
在很多情况下，人工制品的呈现，主要是通过氧化铝的化学反应的方式实
现的，所以说氧化铝对射频器件的应用非常广泛。
例如：耐火材料、氧化铝陶瓷、探测电极、离子阱等等。
氧化铝陶瓷以其优异的性能在各个领域被广泛应用，其产品具有多样化的类别，包括：催化剂载体、电子陶瓷、氧化铝高压等离子体陶瓷容器、半导体卡片、石墨烯制备设备、
航空航天特殊环境陶瓷件、医用陶瓷、晶体管焊接承台、动力电池陶瓷等。
氧化铝陶瓷被称为工业级陶瓷的代表。
在电子制造业、医疗器械、航天航空、科研等
领域具有很高的应用价值和市场需求。
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· ６４ · 陶瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ． （特种陶瓷）２０１８年０１月 石星烯与蠡化铝陶瓷基复合材料的吁生雒研奔 赵旭东 （陕西金泰氯碱化工有限公司 陕西榆林７１８１００）
摘要 笔者通过多种方法制备石墨烯，并分别将不同方法制备的石墨烯与氧化铝混合得到新型复合陶瓷，进一步扩展 了石墨烯的研究和应用范围。通过研究不同烧结工艺对石墨烯ＡＩ Ｏ。复合陶瓷材料摩擦磨损、硬度、致密度、物相组成和 微观组织的影响规律，在提高Ａ１ Ｏ 基陶瓷材料力学性能的同时，对氧化铝基陶瓷材料的制备工艺进行优化，减少了 Ａ１ Ｏ 基陶瓷材料烧结能耗、缩短了制备周期、从而降低了生产成本。其不同的补强作用机理，为进一步研究石墨烯氧化 铝复合陶瓷材料以及提高Ａｌ ０。基陶瓷材料的力学性能提供了一定的理论指导。同时我们还通过控制石墨烯的制备方 法，在不同烧结工艺条件下烧结制备石墨烯氧化铝复合陶瓷材料，并对其进行测试分析，对于促进Ａ１ｚＯ ｓ基陶瓷材料的发 展同样具有重要的理论意义与实际应用价值。 关键词 石墨烯 陶瓷材料 烧结工艺 补强作用 力学性能 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ文章编号：１００２—２８７２（２０１８）０１—００６４—０８ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ Ａｌｕｍｉｎａ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｚｈａｏ Ｘｕｄｏｎｇ（Ｓｈａａｎｘｉ Ｊｉｎｔａｉ Ｃｈｌｏｒ—ａｌｋａｌｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｉ ｔｄ，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｙｕｌｉｎ，７１８１００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ。ｇｒａｐｈｅｎｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ ａｌｕｍｉｎａ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒ— ｅｎｔ Ｆｎｅｔｈｏｄｓ ｔＯ ｏｂｔａｉｎ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍｉｃ，ｗｈｉｃｈ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ＡＩ２ ０ ３ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ， ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｄｅｎｓｉｔｙ，ｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＡＩ２ Ｏ ａ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｒｅｄｕｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎ— ｓｕｍｐｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｏｆ Ａ１２ Ｏ３ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｔｈｅ ｃｙｃｌｅ。ｔｈｕｓ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃＯｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐ— ａｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｌｕｍｉｎａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｅｒａｍｉｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｌａ Ｏ ３ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｗｅ ａｌｓｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｇｒａｐｈｅｎｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｌｕｍｉｎａ ｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔＯ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｌｅ Ｏａ ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｌｓｏ ｈａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｒａｐｈｅｎｅ；Ｃｅｒａｍｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
备法可适用于各类材料粉末的制备 ～］ｏｊ；化学合成法 －ｇ－－ａ－ 是由离子、原子、分子通过化学反应成核和成长得到粉 体颗粒，然后进行相应处理得到所需粒度的粉体。处 制备粉体是陶瓷材料加工的第一步 ～ 。粉体的 理之后的粉体颗粒均匀性好，纯度较高，并且可以实现 制备方法有很多种，主要分为物理制备法和化学合成 粉体在分子水平上的复苗＾、明，￣化ｎ． Ｆ１１ 。７。 法。物理制备法又包括：机械粉碎法、雾化法（熔融液 美国Ｍ。ｎｉｋｅｒ公司的科学家们曾在陶瓷基体中 体或高浓度溶液）、气化或蒸发一冷凝法等，其在制粉 参入石墨烯，陶瓷本是绝缘体，但因为加入了石墨烯便 讨程中一般只发牛物态变化不发生化学变化，物理制 成为良好的导电材料。另外Ｇｒａｐｈｅｎｅａ还发现，在加
＊作者简介：赵旭东（１９８６～），专科，助理工程师；主要从事新型复合材料研究工作。 （特种陶瓷）２０１８年０１月 陶瓷 Ｃｅｒａｍｉｃｓ · ６５ · 入仅Ｏ．２２ 的石墨烯后，陶瓷材料的抗拉强度和防止 裂纹增殖的性能便提高了５Ｏ 甚至还要多；而新制备 的复合陶瓷其他方面的性能与未添加石墨烯的陶瓷相 比，没有明显变化。 将微量石墨烯掺人氧化铝的最大优势在于保持陶 瓷其它性能不受影响的前提下，使导电性、抗拉强度、 机械性能得到大大改善 。而传统的改善材料的某
一特定性能的手段在掺人另一种物相时，不可避免会 给原有材料的其它性能带来不利影响并导致其它性能 发生变化。 各项研究表明石墨烯在对改造氧化铝陶瓷性能方 面极具潜力，然而在研究过程中还存在诸多问题：在分 散过程中，石墨烯由于其自身结构特性，使得其分子间 存在很强的分子间作用力，各片层极难分散在溶液里， 与其他材料很难均匀地复合在一起Ｌｌ。叫 。石墨烯的 优异性能也就很难得到充分发挥，这就为石墨烯氧化 铝复合陶瓷的研究造成了很大困扰。另外石墨烯的高 温易氧化和遇钢水易溶解的特性，会使其复合材料随 之被侵蚀或失效。然而石墨烯易发生团聚不易大量制 备的缺陷也极大地阻碍了其应用和发展。 笔者主要采用行星球磨物理制备法，具体操作如 下：将一定量的石墨烯加入到溶剂中，超声震荡分散５ ～８ ｈ，超声分散后称量一定量的氧化铝粉体与超声震 荡所得的石墨烯悬浮液混合，并将混合液移人聚四氟 乙烯球磨灌中进行球磨混料９～１２ ｈ。然后于６Ｏ℃烘 干研磨得到石墨烯氧化铝复合陶瓷粉体。 笔者将石墨烯与氧化铝混合制备出了一种性能优 良的新型陶瓷材料，石墨烯本身具有许多良好特性，将 它经过超声分散在Ａｌ ０。陶瓷粉体中然后压样烧结， 石墨烯的高模量和高强度等性能能使其成为陶瓷基复 合材料良好补强体。
１ 实验部分 １．１ 主要原料 石墨烯，分析纯，南京大学；三氧化二铝，分析纯， 天津市化学试剂三厂；酒精，分析纯，莱阳经济技术开 发区精细工厂；ＫＭｎＯ ，分析纯，中国医药上海化学试 剂公司；Ｈ Ｏ。，分析纯，天津市化学试剂三厂；浓硫酸，
分析纯，天津市广成化学试剂有限公司；氯酸钾，分析 纯，中国医药上海化学试剂公司；浓硝酸，分析纯，中国 医药上海化学试剂公司；稀盐酸，分析纯，陕西金泰氯 碱化工有限公司。 １．２主要仪器 ＤＨＧ——９０３５Ａ电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒 科技有限公司；ＴＧ１６一ＷＳ高速离心机，上海安亭电 子仪器厂；ＪＢ一１５０Ｈ电磁搅拌器，上海安亭电子仪器 厂；ＱＭ——３ｓＰｏ４行星式球磨机，上海安亭电子仪器 厂；、ＤＨＧ——９０３５Ａ型电热恒温鼓风干燥箱，上海安 亭电子仪器厂；ＫＱ５２０ＯＢ超声波清洗器，昆山市超声 仪器有限公司；ＣＰ１１４电子天平，上海一恒科技有限公 司；Ｆｗ——４Ａ型压片机，北京普析通用仪器有限责 任公司；Ｄｘ～２５００型ｘ光衍射仪，丹东方圆仪器有限 公司；Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００型傅里叶变换红外光谱仪，美国 Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司；ＩＮＶＩＡ 型ＲＥＮＩＳＨＡＷ激光拉曼光谱仪，雷尼绍（中国）公 司；ＨＶＳ一１０００型自动转塔显微硬度计，昆山市超声 仪器有限公司。 １．３制备氧化石墨烯 采用了３种不同方法制备氧化石墨烯，分别是： Ｈｕｍｍｅｒｓ法、Ｓｔａｕｄｅｎｍａｉｅｒ法和Ｂｒｏｄｉｅ法，然后对３ 种方法所制得的氧化石墨烯进行测试、分析、对比，找 出最理想的一种作为氧化铝陶瓷基进行分析研究。 １）Ｈｕｍｍｅｒｓ法。取３ ｇ石墨放进８０℃浓Ｈ２ＳＯ４ （２０ ｍＬ）、Ｋ２Ｓｚ Ｏ８（２．５ ｇ）和Ｐ２ Ｏｓ（２．５ ｇ）的混合溶液， 保温４．５ ｈ；将上述溶液降至室温，用Ｏ．５ Ｌ去离子水稀 释，隔夜放置；过滤（０．２２肚ｍ微孑Ｌ滤膜），然后用去离 子水洗过滤后的产物（除酸）；将上步的产物隔夜放置 烘干；第４步产物放进０。Ｃ的浓Ｈ ＳＯ （１２０ ｍＬ）；接 着将１５ ｇ的ＫＭｎＯ 慢慢加入上述溶液中，同时搅 拌，并且冰浴，保持温度在２Ｏ。Ｃ以下；然后在３５℃下 搅拌２ ｈ，然后用２５０ ｍＬ去离子水稀释（因为用水稀 释时会放出大量的热，在冰浴中可以保持温度在５Ｏ℃ 以下）；将２５０ ｍＬ水加完以后，接着搅拌２ ｈ，加入０．５ Ｌ去离子水；然后加２０ ｍＬ ３０ 的Ｈ。Ｏ ，这时溶液的 颜色将变成明亮的黄色，并且冒气泡；得到的溶液静置 一夜，之后将上清液倒掉，将上述溶液用１：１Ｏ的ＨＣ１ 溶液（１ Ｌ）洗涤（除硫酸根离子），接着用去离子水（１ Ｌ）洗至中性（除酸）；在洗涤过程中加入清水，等上清