9月23日，Science Advances发表了中国研究人员题为“陶瓷基体嵌入有序二维石墨烯”的研究成果。由于有序二维石墨烯抑制了微细裂纹的扩展，极大提升了陶瓷材料的韧性（250%-500%），其复合陶瓷干摩擦系数低于0.06，低成本制备出优异性能的陶瓷有望在恶劣环境中得到应用。

石墨烯/陶瓷复合材料制备流程示意图

含石墨烯填料的陶瓷基复合材料的研究在几年前就已经开始了，但石墨烯的分散、有序排列是难点。本次研究与之前不同之处在于，石墨烯的获得并非提前制备，而是通过廉价的可膨胀石墨的处理获得。微波处理将石墨烯层间扩大，在有机偶联剂的辅助下，可以在真空条件下将液态陶瓷前驱体插层其中。陶瓷和石墨烯在分子级交替堆积，最终形成均匀分散和有序排列的石墨烯曾复合陶瓷。偶联剂则增强了陶瓷基体和石墨烯填料的结合力，实现高效载荷船体和优异的力学性能。

据研究人员称，这种方法避免了传统方式中出现的石墨烯填料团聚。并且易于实现工业化量产，对所有陶瓷材料几乎都是通用的。他们制备出SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂（添加Y稳定剂，在ZrO₂基体中包括3mol%的Y₂O₃）、MgO、ZnO、TiO₂和Fe₃O₄复合材料，所有样品的微观结构相似。

论文地址：https://advances.sciencemag.org/content/6/39/eabb1338

编译：YUXI