高質(zhì)量的單壁碳納米管和單層石墨烯都具有較銅更高的電導(dǎo)率，是前進(jìn)銅資料電導(dǎo)率的志向增強(qiáng)體。經(jīng)過(guò)在銅基體中定向復(fù)合單壁碳納米管，開(kāi)始驗(yàn)證了在金屬基復(fù)合資料中取得超高導(dǎo)電性的可行性?？墒牵捎诮饘傩耘c半導(dǎo)體性單壁碳納米管的分別和純化還極具挑戰(zhàn)性，且制備工藝不穩(wěn)定，所取得的資料性質(zhì)還不均勻乃至難以重復(fù)。石墨烯由于其二維平面碳原子層結(jié)構(gòu)，雖然其電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)的聯(lián)絡(luò)與碳納米管不同，但在現(xiàn)在報(bào)導(dǎo)的石墨烯和金屬?gòu)?fù)合的方法中，由于：1)復(fù)合過(guò)程中石墨烯的結(jié)構(gòu)損壞，或?yàn)榱舜龠M(jìn)復(fù)合在石墨烯中引進(jìn)豐盛官能團(tuán)和缺點(diǎn)，均導(dǎo)致石墨烯本征電導(dǎo)率低；2)強(qiáng)各向異性的二維石墨烯在基體中的取向調(diào)控難；3)石墨烯與金屬之間界面濕潤(rùn)性差和反應(yīng)控制難，難以取得優(yōu)異電學(xué)接觸復(fù)合界面，現(xiàn)在大多研討標(biāo)明，石墨烯的引進(jìn)或多或少都會(huì)引起金屬基體電導(dǎo)率的下降。

針對(duì)以上關(guān)鍵問(wèn)題，我團(tuán)隊(duì)根據(jù)“微納磚砌”復(fù)合方法，運(yùn)用銅基體對(duì)石墨烯成長(zhǎng)的催化作用，在銅片表面原位成長(zhǎng)高質(zhì)量石墨烯，以此為復(fù)合基元自組裝制備“微納磚砌”構(gòu)型化石墨烯/銅基復(fù)合資料。由于銅片厚度為亞微米標(biāo)準(zhǔn)，自組裝結(jié)束后，石墨烯則在亞微米標(biāo)準(zhǔn)均勻松懈，然后結(jié)束石墨烯的結(jié)構(gòu)完整性和均勻松懈的協(xié)同，而且原位成長(zhǎng)的石墨烯與銅基體特定的晶格位相聯(lián)絡(luò)和界面結(jié)合，有利于結(jié)束優(yōu)異電學(xué)接觸的復(fù)合界面。此外，“微納磚砌”復(fù)合構(gòu)型使得石墨烯在金屬基體中取向分布，充分發(fā)揮強(qiáng)各向異性二維石墨烯對(duì)強(qiáng)度和電導(dǎo)功用的增強(qiáng)效益。一起，歸納“微納磚砌“復(fù)合構(gòu)型賦予的強(qiáng)韌化效應(yīng)，畢竟制備了強(qiáng)度-塑/耐性-導(dǎo)電功用協(xié)同的石墨烯/銅復(fù)合資料。

以上原位成長(zhǎng)石墨烯的構(gòu)型化復(fù)合思路，在前進(jìn)強(qiáng)度和模量的一起，底子堅(jiān)持了基體的延伸率和電導(dǎo)率。在此基礎(chǔ)上，我團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展開(kāi)了關(guān)于石墨烯對(duì)銅電導(dǎo)率的增強(qiáng)效應(yīng)與機(jī)制研討。運(yùn)用化學(xué)氣相堆積工藝取得高質(zhì)量石墨烯/銅箔復(fù)合基元，有序堆疊、致密化燒結(jié)取得層狀結(jié)構(gòu)石墨烯/銅復(fù)合資料，結(jié)束高質(zhì)量化學(xué)氣相堆積石墨烯在銅基體內(nèi)的高取向擺放和優(yōu)異電學(xué)接觸的復(fù)合界面。

微觀四探針電導(dǎo)率剖析效果標(biāo)明，該層狀結(jié)構(gòu)石墨烯/銅復(fù)合模型資料具有約117%IACS(世界退火銅標(biāo)準(zhǔn))的高導(dǎo)電功用，明顯高于純銅和銀的電導(dǎo)率。導(dǎo)電方式原子力顯微鏡對(duì)納米標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)剖析效果標(biāo)明，石墨烯/銅復(fù)合界面微區(qū)電流分布峰值平均高出周?chē)~基體3個(gè)數(shù)量級(jí)(圖6)，意味著復(fù)合界面處具有超高的電導(dǎo)率。復(fù)合界面位相聯(lián)絡(luò)和石墨烯層厚等主要參數(shù)的定向調(diào)控進(jìn)一步提醒了復(fù)合界面超高電導(dǎo)的影響規(guī)則：嵌于Cu(111)基體中，由于石墨烯與Cu(111)之間僅有3%的晶格失配，兩者具有相似的晶格匹配與高度的對(duì)稱性，復(fù)合界面導(dǎo)電才干較其他位相聯(lián)絡(luò)更高；此外，單層和雙層石墨烯具有高的復(fù)合界面電導(dǎo)，且跟著石墨烯的層數(shù)增加，導(dǎo)電才干大幅下降。上述關(guān)于石墨烯能夠明顯前進(jìn)復(fù)合界面以及復(fù)合資料電導(dǎo)的效果，為制備高強(qiáng)高導(dǎo)金屬基復(fù)合資料供給了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)參看。