1. 研究目的与意义（文献综述）

石墨烯是一种由碳原子sp2杂化轨道连接构成的二维、单片层状结构晶体^[1]，是现今世界上已知最薄的材料。由于特殊的结构，石墨烯具有许多特殊的性能，例如独立支撑的多层石墨烯结构的断裂强度可达42n/m，抗拉强度达到130gpa，杨氏模量高达1100gpa，热导率为3080-5150w/(m.k)，具有理论值为2630m2/g的超大比表面积，电子迁移率可达20000cm2/vs^[2]。此外，石墨烯结构内部的碳原子连接柔韧，受外力时可发生弯曲变形，具有很高的结构和化学稳定性^[1]。
近年来石墨烯的制备方法不断改进已经日渐成熟，石墨烯的应用同样备受关注。随着透明柔性石墨烯薄膜的问世，其高导电性、零禁带特性、超大比表面积等优点，被认为是新一代晶体管、超级电容器、传感器的理想电极材料^[1]。韩国成均馆大学的洪秉熙^[3]领导的一个研究组生产出了高纯度的石墨烯薄膜，将它们贴在透明可弯曲的聚合物上形成的透明电极，已经可以取代柔性显示屏上正在使用的有毒、价格昂贵、热稳定性差的氧化铟锡电极。利用石墨烯薄膜或石墨薄片平面方向热导率大、层间方向热导率较小的特点^[4]，将其与氮化铝等材料连接起来制成的散热复合材料在平面方向上的热导率与热扩散率远高于氮化铝本身^[5]。
随着新能源及信息技术的高速发展，石墨烯薄膜的工业化应用将日趋广泛，这将不可避免的带来石墨烯薄膜的连接问题。石墨烯极大的比表面积使其表面能很高，之间存在较强的范德华力作用，因此材料易于团聚；而且，石墨烯与金属润湿困难，与金属材料粘结性较差，将石墨烯管直接用作金属基复合材料的增强体时，往往难以形成良好的界面结合；除此之外，石墨烯密度较小，当石墨烯加入到金属基体中时，容易浮在金属基体表面^[6]。以上原因在很大程度上限制了其应用。因此，在石墨烯薄膜的钎焊中，对石墨烯进行表面金属化处理则显得尤为重要。常用的金属化方法包括采用pvd（物理气相沉积）^[7]或cvd（化学气相沉积）^[8，9]工艺在石墨烯薄膜表面沉积金属膜，或者将活化金属粉末均匀涂刷在碳材料表面然后高温真空烧结生成碳化物薄层，相关技术可参考中国专利cn106801227a、cn107502772a、cn107285303a、cn107275085a以及cn106975856a等。以上方法普遍存在操作要求高、金属化效率低、金属层与石墨烯薄膜结合力差等缺点，并且金属层因不能渗入石墨烯薄膜内部而容易剥离，在实际使用中具有很大的局限性。

目前石墨烯的制备方法除了pvd,cvd等，还有微机械剥离法、外延生长法和氧化还原法等^[1]。不同方法制备的石墨烯在形貌上差异较大,但无论通过哪

种方法得到的最终产物都或多或少混有多层石墨烯片,这会对单层石墨烯的识别产生干扰。因此,如何快速有效鉴定石墨烯的层数和结构是获得高质量石墨烯的关键步骤之一。石墨烯的表征主要分为图像类和图谱类，图像类以光学显微镜、透射电镜(tem）、扫描电子显微镜(sem)和原子力显微分析(afm)为主,而图谱类则以拉曼光谱(raman)、红外光谱(ir)、x射线光电子能谱(xps)和紫外光谱(uv)为表^[10]。其中tem、semraman、afm和光学显微镜一般用来判断石墨烯的层数,而ir、xps和uv则可对石墨烯的结构进行表征,用来监控石墨烯的合成过程。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1.文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势 ；

2.完成试验设计方案的制定，在低温下超声波辅助钎焊工艺获取石墨烯薄膜/sac305表面金属化样品；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，制备活性钎料和不同参数下的石墨烯薄膜/sac305表面金属化的样品。

第9－13周：使用金相显微镜观察石墨烯薄膜/sac305表面显微组织。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱正峰，程莎，董晓楠.石墨烯的制备与应用[j]. 功能材料.2013.

[2]贺晓磊，石墨烯的性能及应用研究[d].内蒙古自治区石油化工监督检验研究院.2015.

[3]《自然》：大规模生产低成本石墨烯已成可能[j],磨料磨具通讯，2009（2）：30-32.