【摘要】 高性能石墨塊以其特殊的低溫?zé)嵝阅?、低熱膨脹系?shù)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能在國(guó)防工業(yè)和特種材料中發(fā)揮著不可或缺的作用。 但由于石墨本身的層狀結(jié)構(gòu)，在外力作用下容易沿(002)晶面解離，限制了其產(chǎn)品的應(yīng)用。 作者在對(duì)冠部突起強(qiáng)化機(jī)制觀察的啟發(fā)下，創(chuàng)造性地制備了一種通過(guò)晶格工程強(qiáng)化的高性能石墨塊。 在焙燒初期的加壓過(guò)程中，一小部分邊緣鋒利的納米金剛石顆粒被壓入石墨層。 在焙燒后期，納米金剛石顆粒相變?yōu)榧{米石墨蒜。 這種石墨大蒜就像膨脹螺絲一樣將石墨片釘在一起，形成獨(dú)特的“納米疤痕”結(jié)構(gòu)，賦予了石墨塊出色的熱性能。 增強(qiáng)機(jī)制類似于分支內(nèi)部的凸起，阻止了石墨在（002）晶面上的易離解。 同時(shí)，納米金剛石顆粒在石墨片之間的相變可以顯著降低石墨粉的燒成溫度。 作者主要闡述了復(fù)合粉體中納米金剛石顆粒濃度對(duì)石墨塊微觀結(jié)構(gòu)和熱性能的影響； 結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合粉體中納米金剛石的濃度為20wt%時(shí)，煅燒后的石墨塊體抗彎硬度與DS-4型商品石墨相當(dāng)。 其堆積密度和彎曲硬度分別為1.93g/cm3和。 值得一提的是，這些納米疤痕結(jié)構(gòu)明顯改善了石墨的力學(xué)性能，但預(yù)計(jì)這些晶格工程強(qiáng)化機(jī)制不僅可以改變石墨材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，還可以應(yīng)用于其他層狀材料。 作者還通過(guò)在納米金剛石顆粒中引入少量碳納米管作為前體來(lái)制備高性能石墨塊。 與傳統(tǒng)工藝相比，該方法不僅降低了石墨的各向異性，而且克服了單個(gè)納米金鋼砂巖體燒成后，石墨塊內(nèi)部殘留較大撓度，石墨制品易脫落的問(wèn)題。 更重要的是，少量碳納米管的引入促進(jìn)了納米金剛石顆粒沿碳納米管近似有序排列，從而使煅燒石墨塊具有更高的力學(xué)性能。 作者主要闡述了碳納米管濃度對(duì)煅燒石墨微觀結(jié)構(gòu)和熱性能的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合粉體中碳納米管濃度為5wt%時(shí)，制備的石墨塊具有較高的堆積密度和熱性能； 其體積密度、顯微強(qiáng)度、楊氏撓度和彎曲硬度分別達(dá)到1.78g/cm3、GPa、2.7GPa和173.7MPa。 其彎曲硬度約為 DS-4 商業(yè)石墨的兩倍。