纳米碳材料，如石墨烯、碳纳米管及其衍生物，被认为是金属中的高效增强剂。大量的实验和计算结果表明，界面的性质可能会显著影响纳米碳−金属复合材料的力学行为，但人们关于界面结构与复合材料的变形和破坏机制之间的确切关系仍不清楚。

近日，韩国科学技术院Seunghwa Ryu，上海交通大学张荻教授，Qiang Guo报道了提出了一种通过石墨烯功能化来调控铝基复合材料强化和破坏机制的界面工程新方法。与未增强的Al基体相比，所有功能化石墨烯（FG）-Al复合材料的拉伸强度和均匀伸长率均有较大幅度的提高。

文章要点

1）中等功能化程度的复合材料具有最佳的强度−塑性协同效应。特别是具有近乎完美的石墨烯结构的FG纳米片对位错在界面上的运动和扩展有较强的阻挡作用，而功能化程度较高的FG纳米片能更有效地将载荷从Al基体转移到FG增强相。结合分子动力学和相场模拟结果，研究人员利用FG纳米片的本征强度和FG/Al界面键合态的综合效应解释了上述结果。

2）考虑到金属-陶瓷-聚合物基复合材料具有相似的增强剂配方，以及各种增强表面功能化方法的可用性，如高温退火、等离子体处理、化学氧化−还原和臭氧处理，这项研究为定量研究复合材料界面结构与力学行为之间的关系提供了一种通用的方法，并为复合材料的性能调整提供了更多的自由度。

参考文献

Lei Zhao, et al, Mechanical Robustness of Metal Nanocomposites Rendered by Graphene Functionalization, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01438

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01438