石墨烯、镍、纳米复合材料-为什么选择它们呢？

纳米复合材料

镍是一种重要的工业材料，镍基合金和镍基复合材料被广泛应用于各个工业领域。尤其是航空航天和化工领域，因为它们强度高、耐腐蚀性好和高温稳定性好。

石墨烯被认为是目前世界上强度最高的材料。它具有由单层碳原子组成的平面六边形结构，有优良的导电性、导热性、高杨氏模量和拉伸强度、高硬度和低密度等特性。而且，它的大规模生产成本要比碳纳米管低的多。这些优点使石墨烯成为理想的纳米复合材料增强体。镍和石墨粉的润湿性好，同时它也不易与碳元素反应生成稳定的碳化物相。

   石墨烯-镍-纳米复合材料“试恋”-试炼

胡增荣等人借助激光烧结法，将石墨烯、镍、纳米复合材料完美的融合在一起，制备出石墨烯增强镍基纳米复合材料，预期其会有优异的机械性能、耐腐蚀性能以及硬度。

试验材料：(1)AISI4140(相当42CrMo)合金结构钢板材，大小：10×10×2.5（mm）；(2)镍粉，平均颗粒直径小于1μm；(3)多层富羧基(COOHrich)石墨烯纳米片(平均尺寸小于2μm)。

试验方法：将镍粉、石墨烯和分散剂聚乙烯醇(PVA)按比例加入去离子水中，在120℃下，使用磁力搅拌器搅拌12h，制成溶液用于涂制样品。把预涂样件放到充满氮气的透明烧结盒中，用IPG光纤激光系统进行烧结，烧结工艺参数如下:频率50kHz，激光功率75W，光斑直径0.8mm，扫描速度2mm/s，扫描间距0.25mm。

   石墨烯-镍-纳米复合材料的完美结合

(1) 石墨烯和基体镍有很强的界面结合强度，这更有助于石墨烯对基体进行强化；

(2) 在石墨烯-镍纳米复合材料变形时，石墨烯将会承担主要载荷，并且可以阻碍位错移动，从而提高材料的抗变形能力；

(3) 同时在激光烧结的快速熔凝过程中，硬质石墨烯片增加了熔池的晶核数量，增大了熔融金属的形核率，也使晶粒更加细化，实现强度提高；

(4) 添加5%石墨烯的激光烧结镍基复合材料维氏硬度的值约是激光烧结纯镍的3倍；

(5)石墨烯-镍纳米复合材料在酸性溶液中的长效抗腐蚀性能明显提高，好于激光烧结纯镍。