报告正文
(一)立项依据与研究内容(40008000字):
1.项目的立项依据(研究意义、国内外研究现状及发展动态分析,需结合科学研究发展趋势来论述科学意义;或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录);
11研究意义碳纤维或石墨微粒等碳质相增强银基电接触材料主要用于制作微电机的电刷和换向器,是保证微电机服役性能和寿命的关键。随着微电机向高温、高速、高扭矩及低噪音方向发展,对碳质相增强银基电接触材料提出了更高的性能要求,包括强度、耐磨、抗电弧侵蚀、耐高温、抗腐蚀等12。与传统的碳质相增强体相比,得益于石墨烯的sp2轨道杂化以及二维薄层结构,石墨烯材料展现出超高的强度、优异热导率和电导率、透光率以及柔性轻质等特性。凭借以上独特的物理性能,石墨烯受到了复合材料领域研究者的关注,期望石墨烯能够带给复合材料新的性能。随着石墨烯量产工艺的逐步改进和完善,低成本石墨烯增强体使得石墨烯复合材料的实际工程化变为可能。石墨烯的高强、高导电导热性是区别已有增强体材料如石墨、碳纳米管的最大优势特点,将这些性能优势引入到块体金属基电接触材料中,将为金属基电接触材料的设计和性能提升带来巨大的影响35。为此,本项目探究独具特性的石墨烯在银基体中的赋存状态、强化作用、纳米界面行为,阐明石墨在提高复合材料的力学性能的同时协调导电导热等物理性能的内在原理以及改善银基体的抗电弧侵蚀机理,具有重要的科学意义。在大量文献调研及前期工作基础之上,项目提出采用化学包覆超声处理行星式高能球磨正向热挤压技术,加速石墨烯层片的纳米化,实现石墨烯强化相在银基体中均匀分散并形成部分强界面结合,合成新型石墨烯增强银基电接触材料,同时对新材料微观结构和使役性能电接触性能的关联性进行研究,对新型银基电接触材料的制备与应用而言,也具有较好的现实需要。
f12石墨烯在金属基体中如何实现高效分散石墨烯作为增强体在银基电接触材料使用时,关键科技问题在于,其在基体中如何弥散均匀分布以及与基体的界面如何形成。均匀分散的石墨烯不仅能细化晶粒、钉扎位错,还能更有效地承担载荷。与其他微尺寸增强相一样,石墨烯因其较大的比表面积以及高表面能而易于团聚,如何更均匀地将石墨烯分散于金属基体中一直是研究热点和难点。在粉末冶金加工以及其他制备技术过程中,石墨烯的分散程度主要取决于预压成型或烧结之前的混粉工艺r