近日，湖南大學材料科學與工程學院涂川俊課題組基于傳統碳石墨材料，以“ Superior mechanical properties of sulfonated graphene reinforced carbon-graphite composites ”為題，在國際工程技術頂級期刊《 CARBON 》（ IF=7.082 ）上發表最新研究成果。該文第一作者和通訊作者為涂川俊老師。

碳石墨材料因其輕質、高強、耐蝕、抗熱震、導電導熱性及自潤滑性能優異，被認為是航天航空、交通運輸和能源化工等領域的戰略材料。但碳石墨材料因先天結構缺陷，如不可避免的有害裂紋等，導致其在成型、熱處理過程中極易產生缺陷，進而劣化材料的服役性能。既有研究多集中于 “ 先天不足后天補 ” 式的多次浸漬 多次熱處理研究，而對如何調控碳石墨材料的首次結構，如何同步提升復合材料的韌性和強度的研究鮮有突破。基于此，涂川俊課題組借助磺化石墨烯（ SG ，表面富含磺酸基團），對由超細焦碳粉和改性煤瀝青組成的復合體系進行微結構調控，促進復合材料中骨料相的 “ 骨架 ” 結構構筑。研究發現， SG 在骨料相焦碳粉和粘結劑相煤瀝青間起“橋梁”作用，增強了煤瀝青對焦粉的吸附力，進而在焙燒過程中促進了焦碳顆粒的融合長大，提高了碳石墨材料內部結構的整體性，減少有害裂紋的萌生與擴展，使傳統碳石墨復合材料首次結構整體性和力學性能得到明顯提高。這一材料體系的選擇和微結構調控為制備高性能碳石墨材料提供了一個嶄新思路。

近日，湖南大學材料科學與工程學院涂川俊課題組基于傳統碳石墨材料，以“ Superior mechanical properties of sulfonated graphene reinforced carbon-graphite composites ”為題，在國際工程技術頂級期刊《 CARBON 》（ IF=7.082 ）上發表最新研究成果。該文第一作者和通訊作者為涂川俊老師。

碳石墨材料因其輕質、高強、耐蝕、抗熱震、導電導熱性及自潤滑性能優異，被認為是航天航空、交通運輸和能源化工等領域的戰略材料。但碳石墨材料因先天結構缺陷，如不可避免的有害裂紋等，導致其在成型、熱處理過程中極易產生缺陷，進而劣化材料的服役性能。既有研究多集中于 “ 先天不足后天補 ” 式的多次浸漬 多次熱處理研究，而對如何調控碳石墨材料的首次結構，如何同步提升復合材料的韌性和強度的研究鮮有突破?；诖?，涂川俊課題組借助磺化石墨烯（ SG ，表面富含磺酸基團），對由超細焦碳粉和改性煤瀝青組成的復合體系進行微結構調控，促進復合材料中骨料相的 “ 骨架 ” 結構構筑。研究發現， SG 在骨料相焦碳粉和粘結劑相煤瀝青間起“橋梁”作用，增強了煤瀝青對焦粉的吸附力，進而在焙燒過程中促進了焦碳顆粒的融合長大，提高了碳石墨材料內部結構的整體性，減少有害裂紋的萌生與擴展，使傳統碳石墨復合材料首次結構整體性和力學性能得到明顯提高。這一材料體系的選擇和微結構調控為制備高性能碳石墨材料提供了一個嶄新思路。

(a) 壓縮應力 - 應變曲線圖 , (b) 彎曲應力 - 應變曲線圖和 (c) 摩擦系數圖

(a) 納米壓痕載荷 - 位移曲線圖 , (b) 維氏硬度及彈性模量圖

摘要附圖

上述研究還得到了蘇州高通新材料科技有限公司、“先進炭材料及應用技術”湖南省重點實驗室等單位的支持幫助，同時得到國家自然科學基金項目（ 51772081 、 51837009 ）等基金的資助。

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責任編輯：殷鵬飛