同时实现高强度和高塑性是石墨烯增强铝基复合材料的关键问题，由于以下原因，传统的机械球磨粉末冶金技术无法解决这一问题。一方面，可追溯到基体中石墨烯的低添加量，其分散性差，限制了强度的进一步提高。另一方面，引入的石墨烯倾向于分布在晶界而不是晶粒内部，这会导致晶界处的应力集中和局部应变，导致石墨烯/铝复合材料的塑性差。

本工作采用改进的球磨策略，将高含量的晶内纳米尺寸石墨烯纳米片均匀分散在基体中，由于加工硬化能力的提高，复合材料的强度和均匀伸长率同时得到增强。此外，还讨论了强化和增韧机理。这项工作为具有高强度和延展性的石墨烯/铝复合材料的设计和制备提供了新的见解。

图1. Cu-GNPs/Al复合材料的分段球磨SMBM粉末冶金制备工艺示意图.

图2. SMBM 3.5 wt% Cu-GNPs/Al复合材料的TEM照片。（a-b）纳米级GNPs均匀分布在晶界附近和晶粒内。（c-d）Al4C3 固定到基体中。（E-F）所选区域的 HRTEM 图像，表明 GNP 和 Al 之间紧密结合的界面。

图3. 传统球磨和SMBM工艺的比较以及由此产生的微观结构。（a） 示意图显示，在传统球磨制备的复合材料中，GNP主要沿晶界分布。（b） 示意图显示，由于晶界的迁移，GNPs在SMBM制备的复合材料中同时分布在晶界和晶内处。

图4. 复合材料力学性能。

图5. （a）石墨烯对位错的阻碍作用。（b）SMBM制备的Cu-GNPs/Al复合材料不同机理对强度贡献。

图6. 拉伸试验后2.0 wt%Cu-GNPs/Al复合材料中受界面影响的存储位错表征：（a）明场，（b）暗场。（a）和（b）是同一区域。

文献资料：Tielong Han, et al. Simultaneously enhanced strength and ductility of Al matrix composites through the introduction of intragranular nano-sized graphene nanoplates, Composites Part B: Engineering, 212, 2021, 108700.

信息来源：金属基复合材料

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。