美國MONIKER公司的科學家們近日研究出了摻入石墨烯的新型陶瓷材料。陶瓷本是絕緣體，但加入了石墨烯便成為良好的導電材料。這一技術將大大改善陶瓷的導電和機械性能。

       研究團隊發現，礬土在摻入石墨烯后其抗拉強度得到很好的提高，克服了陶瓷材料脆硬的缺陷。該技術工藝簡單耗時短，可用于汽車、航空、熱管理、電子加工和半導體等諸多工業設備。此外，該工藝還可用于增強其他陶瓷材料，如碳化硅、氮化硅、氧化鋯和二氧化鈦等的抗拉性能。而石墨烯的加入更是將氧化鋁的導電性提高了近乎1億倍。

       MONIKER旗下的Graphenea團隊之前就研發出了一種新型氧化石墨烯溶液，技術成果發表在歐洲化學學會期刊上。工作人員首先將氧化石墨烯溶液與氧化鋁混合，然后再利用放電等離子燒結（SPS）技術將混合料進行原料均勻處理；SPS在混料中釋放高電流并在數分鐘內生成新型陶瓷材料。

       Graphenea發現，在加入僅0.22%份量的石墨烯后，陶瓷材料的抗拉強度和防止裂紋增殖的性能便提高了50%還要多，導電性能更是提高了1億倍；而新材料其他方面的性能與對比組中未添加石墨烯的陶瓷相比，沒有明顯變化。

       首席研究員Alba Centeno介紹，將微量石墨烯摻入氧化鋁的最大優勢在于保持陶瓷其他性能不受影響的前提下，導電性、抗拉強度、機械性能的大大改善。而傳統技術手段在改善材料的某一特定性能時會摻入另一種物相，但不可避免會給原有材料的其它性能帶來不利影響并導致其性能發生變化。

       圖1是與SPS電流方向垂直對應分布的石墨烯薄片。


       石墨烯薄片就像盾牌一樣保護著其分布方向上的材料結構發生裂紋增殖。


       圖2是石墨烯薄片構架在氧化鋁的裂紋上，使陶瓷材料的整個結構更加堅固結實。(編譯自 “Reinforcing Ceramics with Graphene for Increased Strength and Conductivity”)