石墨烯和碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

姜庆伟1， 林惠志1， 丁云航1， 邵重阳1， 赵鲸2， 冯晶1 （1.昆明理工大学材料科学与工程学院； 2.中铝洛阳铜加工有限公司）

摘要：本文回顾了碳纳米管（CNT）和石墨烯（Gr）增强铜基复合材料的研究进展，探讨了这些复合材料的制备方法、性能提升机制及潜在应用前景。CNT和Gr因独特的物理化学特性，作为铜基复合材料的理想增强相，显著提升了材料的力学性能、导电性和热导率。首先回顾了铜基复合材料的传统制备技术，包括粉末冶金法和机械合金化法，随后介绍了新兴的化学气相沉积（CVD）和电沉积法，这些技术通过直接生长或电化学沉积实现更好的界面结合。对比分析了不同方法的优缺点，指出粉末冶金和机械合金化的成本较低但可能引起增强相分布不均，而CVD法虽能制备高质量材料但成本较高且环境影响敏感。进一步分析了CNT和Gr在铜基体中的分散性及界面结合对性能的影响， 强调了良好分散性和强界面结合的重要性。在力学性能方面，CNT和Gr的分散性和界面结合对复合材料的强化机制起着关键作用，包括载荷转移、晶粒细化和Orowan强化等。此外，讨论了CNT和Gr增强铜基复合材料在耐腐蚀性、 磨损性能及热管理等方面的应用潜力。尽管存在挑战，但这些复合材料在电力传输、电子器件和航空航天等领域显示出巨大应用前景。未来的研究将集中于微观结构控制、制备工艺创新和多功能复合材料开发，以实现更高性能的工业应用。

关键词：铜基复合材料；碳纳米管；石墨烯；导电性；力学性能；微观结构