文献综述
摘要：近年来，石墨烯以其独特的结构和性能受到材料研究者的青睐。本文通过对石墨烯以及石墨烯/金属复合材料的应用、制备方法进行综述，以期为制备石墨烯碳基复合材料以及应用方向提供思路。
关键词： 石墨烯 复合材料 碳基 制备
1 引言
2004年英国科学家Novoselov等人首次制备出了由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体—石墨烯, 其厚度只有0.3354 nm, 是目前世界上发现最薄的材料[1]。石墨烯具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质: 强度达到了130GPa、热导率约为5000J/(m·K·s)、热膨胀系数极低、禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到2times;105 cm2/(V·s)、高透明度(约为97.7%)、比表面积理论计算值为2630 m2/g, 石墨烯的杨氏模量(1100 GPa)和断裂强度(125 GPa)与碳纳米管相当, 它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等性质[2-6]。由于石墨烯在力学、热学、电学、光学等方面都展示出了优良的性能，引起了研究者们极大的兴趣，受到了人们的普遍重视。本文主要对石墨烯的应用、制备方法和石墨烯复合材料的制备进行综述。
2 石墨烯的应用
石墨烯一个重要应用就是通过与其他材料的复合赋予新材料更加优异的性能[7]。当前石墨烯复合材料多为石墨烯与聚合物聚合，主要应用于生物、医药、储能材料等领域[8]，石墨烯/金属复合材料的报道相对来说比较少见。目前，与石墨烯复合的金属材料主要为Cu，Al等易成型金属。其中依据基体的不同可以分为两种。第一种是以石墨烯为载体负载金属纳米颗粒，提高纳米颗粒的活性并改善其分散性。这类材料可以称为石墨烯负载金属纳米颗粒复合材料，在催化剂、传感器、光谱学等领域具有广阔的应用前景。第二种是将石墨烯添加到金属基体中，可以很大程度提高金属材料的力学、热学、电学性能，这类材料称为石墨烯增强金属基复合材料。Jagannadham等人制备出石墨烯/Cu复合膜并研究了石墨烯的添加量与电阻率的关系[9]。杨帅等制备出少层石墨烯增强Cu基体复合材料，其屈服强度高于同等条件制备的碳纳米管增强Cu基复合材料[10]。Latief等人制备出石墨烯/复合材料，并研究了其力、电学性能[11]。燕绍九等发现石墨烯的添加既使基体保持了良好的塑性，同时增加了基体的强度[12]。
但石墨烯在导热和传热方面的表现同样令人惊叹。Chen等[13]通过化学气相沉积法制备了单层石墨烯，其在真空中的最大热导率达到3100 W/m·K；在其他气氛中的热导率值低于在真空中的值。而Lee等[14]采用机械剥离法制备的单层石墨烯，采用类似的测试方法得到的热导率分别为1800 W/m·K（325K）和710 W/m·K（500K）。在实际使用中，石墨烯通常负载在基体上，测试具有支撑的石墨烯的热导率同样重要。Cai等[15]测试了悬架的石墨烯和有支撑的石墨烯的热导率，分别为2500和370 W/m·K。这表明石墨烯在导热和传热方面将大有可为。
3 石墨烯的制备方法
