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石墨烯增强层状热解碳碳化硅复合材料的制备及力学和电磁屏蔽性能研究
石墨烯增强层状热解碳碳化硅复合材料的制备及力学和电磁屏蔽性能研究
摘要：
石墨烯是一种具有优异力学、电磁、热导和化学性能的二维材料，被广泛应用于复合材料的增强材料中。本研究以石墨烯为增强材料，以热解碳碳化硅为基体材料，通过烧结工艺制备出了石墨烯增强层状热解碳碳化硅复合材料。利用扫描电子显微镜、拉伸和弯曲试验等测试方法对其力学性能进行了研究，并通过电磁屏蔽性能测试验证了其应用潜力。
关键词：石墨烯；层状热解碳碳化硅；复合材料；力学性能；电磁屏蔽性能
1.引言
石墨烯作为一种具有独特结构和优异性能的二维材料，引起了广泛的研究兴趣。其高强度、高导热性和优异的电磁特性使其成为一种理想的复合材料增强剂。石墨烯与其他材料的复合能够显著改善基体材料的力学性能和电磁屏蔽性能。热解碳碳化硅作为一种高温结构材料，其力学性能和热稳定性也被广泛研究。因此，将石墨烯与热解碳碳化硅复合可以期望得到一种既具有高强度又具有优异热稳定性和电磁屏蔽性能的复合材料。
2.实验方法
本研究采用机械剪切法制备石墨烯，并通过热解技术制备热解碳碳化硅。石墨烯和热解碳碳化硅的体积比为1:10。通过烧结工艺将石墨烯和热解碳碳化硅复合，并制备成块状试样。使用扫描电子显微镜观察复合材料的微观结构，通过拉伸试验和弯曲试验测试其力学性能。
3.结果与讨论
扫描电子显微镜观察结果显示，石墨烯在热解碳碳化硅基体中呈现层状分散状态，并且与基体材料有良好的界面结合。拉伸试验结果表明，加入石墨烯的复合材料具有更高的强度和韧性。弯曲试验结果表明，复合材料的弯曲强度也得到了显著提高。
4.电磁屏蔽性能测试
为了验证石墨烯增强层状热解碳碳化硅复合材料的电磁屏蔽性能，我们进行了电磁屏蔽性能测试。结果显示，石墨烯增强复合材料在一定频率范围内具有较高的电磁屏蔽效能。这归因于石墨烯的高导电性和较好的电磁波吸收性能。
5.结论
本研究成功制备了石墨烯增强层状热解碳碳化硅复合材料，并对其力学性能和电磁屏蔽性能进行了研究。结果表明，石墨烯增强复合材料具有较高的力学性能和良好的电磁屏蔽性能，具有广阔的应用潜力。石墨烯的加入有效提高了复合材料的强度和韧性，同时也增强了材料的电磁屏蔽能力。这为开发高性能复合材料提供了新思路。
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