铝基复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度等优点，在航空、航天等领域具有广泛应用。与陶瓷、碳纤维等传统增强体相比，石墨烯具有更高的强度、弹性模量及良好的热、电性能，是理想的铝基复合材料增强体。
　　石墨烯增强铝基纳米复合材料制备的难点主要包括：i）如何实现石墨烯在铝基体中的有效分散；ii）如何实现石墨烯纳米填料与铝基材料之间的良好界面结合。
　　由于石墨烯具有极大的比表面积，石墨烯极易在范德瓦尔子力作用下发生团聚，进而影响复合材料力学性能。本文重点介绍了机械球磨、静电吸附的石墨烯分散工艺，主要包括工艺基本原理及优缺点。机械球磨工艺通过机械作用力将团聚的石墨烯分散于铝粉表面，静电吸附工艺采用表面活性剂改性作用或水解作用使得石墨烯与铝粉表面带上异种电荷，通过静电作用实现石墨烯材料在铝粉表面的自组装分散。
　　石墨烯与铝基体的良好界面结合是通过合适的粉末冶金成型工艺实现，本文主要介绍了无压烧结，热压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结等烧结工艺。加压的烧结工艺可以有效提高烧结坯体致密度，显著降低烧结温度，抑制铝碳间不良化学反应。此外，热变形工艺如热挤压、热锻、热轧工艺也被广泛采用以改善复合材料微观组织。
　　大量的研究报道表明，通过合理的分散与成型工艺可以获得质量良好的石墨烯铝基纳米复合材料。添加少量的石墨烯即可实现铝基体机械强度的显著提升。另一方面，因制备工艺不同，石墨烯对于复合材料塑性的影响呈现不同趋势。
　　总体上，基于混合法则和石墨烯的超高强度，通过添加少量石墨烯纳米片，铝及铝合金的强度将得到显著增加。但目前为止，所有已报道的实验数据均比理论计算结果低得多。石墨烯增强铝基纳米复合材料的发展还处于起步阶段，其工艺参数，微观结构，界面反应和结合状态仍具有很大的优化空间，石墨烯增强相的强韧化机理还需要进一步阐明。此外，石墨烯增强铝基纳米复合材料的耐腐蚀性、电和热等物理性能还研究较少，石墨烯铝基纳米复合材料的工程应用任重道远。
　　作者信息：
　　燕绍九，陈翔，洪起虎，王楠，李秀辉，赵双赞，南文争，杨程，张晓艳，戴圣龙
　　（北京航空材料研究院 石墨烯及应用研究中心，北京100095）
　　引文格式：
　　燕绍九, 陈翔, 洪起虎, 等. 石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展[J]. 航空材料学报, 2016, 36(3): 57-70.
　　YAN Shao-jiu,CHEN Xiang,HONG Qi-hu, et al. Graphene reinforced aluminum matrix nanocomposites[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36(3): 57-70.    
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　　来源：石墨烯联盟