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石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究
石墨烯是一种以碳原子为基本单元构成的二维晶体，在实验室中首次被制备出来是在2004年，其结构特殊，具有高导电性、高热传导性、高强度和高韧性等优异的物理特性，因此具有广泛的应用前景。同时，铜是一种重要的工业金属，由于其良好的导电性和热传导性，被广泛应用于电子、通信和机械等领域。将石墨烯与铜结合制备成复合材料可以综合发挥两者的优异特性，从而实现材料性能的优化。
石墨烯增强铜基复合材料的制备方法非常多样，常用的方法有物理混合法、电化学沉积法、机械合金化法和化学还原法等。其中，化学还原法被认为是一种较为简便、高效的方法。该方法的基本原理是通过在水/乙醇等介质中将氧化石墨烯还原得到石墨烯薄片，并与铜基材料载体表面反应，最终得到石墨烯增强铜基复合材料。
石墨烯增强铜基复合材料的性能主要包括力学性能、导电性能和热传导性能等方面。其中力学性能是材料抵抗外力破坏的能力，常用的力学性能指标有拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率等。导电性能是材料导电能力的大小，可用电阻率、电导率指标描述。热传导性能是材料传递热能的能力，可用热导率指标描述。
研究表明，石墨烯的加入可以显著提高铜基材料的力学性能和导电性能。Chen等(2017)采用化学还原法制备了石墨烯增强铜基复合材料，结果表明复合材料的拉伸强度和硬度均明显提高，同时电阻率也大幅降低。王等(2019)采用类似方法制备了复合材料，并从理论上解释了石墨烯增强铜基复合材料性能提升的机制，即石墨烯在铜基材料中形成三维网状结构，增强了材料的强度和导电性能。
另外，石墨烯的加入也可以显著提高铜基材料的热传导性能。Vadillo等(2018)制备了石墨烯增强铜基复合材料，并测量了复合材料的热导率。结果表明，复合材料的热导率比普通铜材料提高了约20-30%。这是因为石墨烯的加入可以增加铜基材料的界面面积，从而增强材料的热传导能力。
综上所述，石墨烯增强铜基复合材料是一种非常有潜力的新型材料。通过结合化学还原法等方法，石墨烯可以有效地增强铜基材料的力学性能、导电性能和热传导性能等方面，扩展了该复合材料的应用领域。未来石墨烯增强铜基复合材料的研究也可朝着更加多样的方向拓展，如通过结合其他材料来进一步提高材料性能，以及应用于储能、传感等领域。