石墨烯(Gr)增强金属基复合材料的加工规模和机械性能对于很多应用是非常需要的。然而，一个长期存在的问题是Gr具有差的分散性，且与金属基质的弱界面强度。在这项工作中，提供了一种原位液体冶金策略，通过二氧化碳(CO2)和镁熔体之间的化学反应，制备得具有优异模量、强度和塑性的镁基复合材料。该工艺路线能够同时在金属熔体中原位合成和改性Gr，从而产生最佳的微观结构，包括Gr的均匀分散以及Gr与镁基体之间的强界面结合。这种新的方法可以很容易地扩展到镁基复合材料的大规模工业生产，甚至为制造金属基复合材料提供了一种通用的设计途径。
 
 
Figure 1. 通过原位气-液反应制备Gr/Mg-6Zn 复合材料的示意图。(a) 镁熔体中的原位气-液反应；(b) 压力铸造；(c) 热挤压。
 
 
Figure 2. 原位生长的Gr的典型形貌和结构。(a) Gr粉末的光学图像；(b) XRD图谱；(c) N2 吸附/解吸等温线，插图展示了孔径分布；(d) 和 (e) 不同放大倍数下的 SEM 图像；(f) TEM 图像；(g) SAED 模式；(h) HR-TEM 图像；(i) 沉积在云母和珊瑚上Gr的AFM 图像。
 
 
Figure 3．(a)在Mg-6Zn复合材料中Gr的透射电镜图像；(b)经MgO纳米粒子修饰的Gr的HAADF图像；(c) HRTEM图像，插图显示了MgO的FFT图；(d)元素映射图像对应于图4b。
 
 
Figure 4．(a)挤压的Mg-6Zn合金和具有不同Gr体积分数的Gr/Mg-6Zn复合材料的拉伸应力-应变曲线；（b）比较了增强和硬化效率。
 
 
Figure 5.（a）镁熔体中Gr生长和表面改性的示意图；（b）Gr的HAADF图；(c) EDS元素映射图；(d)氧化镁改性Gr。
  
        该研究工作由哈尔滨工业大学Hailong Shi课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Direct synthesis and modification of graphene in Mg melt by converting CO2: A novel route to achieve high strength and stiffness in graphene/Mg composites。

转自《石墨烯研究》公众号