3D打印三维石墨烯及其高性能陶瓷基复合材料

摘要

石墨烯具有高强度、高导电、高导热等优异性能,可以显著提高陶瓷基复合材料的力学、电学和热学等性能.但受到分散均匀性、体积分数、界面调控等因素的影响,石墨烯优异的性能在陶瓷基复合材料中还无法发挥.3D打印是一种简单快速的增材制造技术,可以获得结构可控、形状多样化、大尺寸的三维石墨烯.三维石墨烯具有高的比表面积、大的孔隙率、优异的可压缩性和相互连接的导电网络,可以有效避免石墨烯堆积团聚.通过组分系统设计,可以获得具有剪切稀化特性的石墨烯浆料,流变性能结果显示浆料粘度随剪切速率增加而减小.利用化学气相渗透工艺将SiC基体引入3D打印三维石墨烯,获得三维石墨烯/SiC复合材料.SiC基体可均匀分布在石墨烯片层间,对提升石墨烯在复合材料中的增韧效果具有重要作用.3D打印三维石墨烯结合化学气相渗透工艺有望实现高性能石墨烯/陶瓷基复合材料的结构/功能一体化.