科创中国

采用无助剂、气氛可控、层数可控的石墨烯原位包覆处理技术，制备具有核壳结构的石墨烯包覆粉体（金属、陶瓷、高分子等），形成壳体为石墨烯的核壳结构复合粉体。利用该核壳结构复合粉体可制备具有优异的力学（高强度、高韧性、耐磨损）、物理（电性能、热性能）及化学（自润滑、耐腐蚀）性能的复合材料及构件。该技术处理过程中不添加任何助剂，可保持生成的石墨烯的活性， 并避免石墨烯与包覆粉体界面间的污染，实现石墨烯在粉末表面的原位生成、石墨烯的均匀分散。制备的核壳结构石墨烯包覆复合粉体可利用传统粉末冶金或其他先进制造技术（如 3D 打印）进行成型，从而得到综合性能优异的三维石墨烯网络结构增强型复合材料或构件。同时，本粉体处理技术无污染、处理成本低廉， 可实现规模化工业生产。

由于石墨烯具有优异的机械、物理及化学性能，且具有大的比表面积和自润滑性能，利用本技术制备的核壳结构石墨烯包覆粉体，石墨烯在粉体上的附着力强，可提高粉体流动性，且粉体成型后得到的复合材料及其构件可实现增强、增韧、耐磨、高导电、高导热、耐腐蚀等综合性能的提升。

本核壳结构石墨烯原位制备复合粉体技术具有以下创新点：

（1）石墨烯原位包覆粉体制备过程中无需任何助剂；

（2）石墨烯层数有效可控，可根据材料或构件的不同性能需求处理复合粉体；

成型后的材料或构件具有独特的三维网络石墨烯增强、增韧、高导电、高导热等改性结构；

作为一种石墨烯包覆粉体技术，本技术应用十分广泛，可应用于各类金属、陶瓷以及高分子粉体的改性处理，且对粉体形貌、尺寸无特殊要求，可实现微纳尺度球形及非球形粉体的石墨烯改性包覆。

利用本技术制备的核壳结构石墨烯包覆粉体可利用传统粉末冶金或 3D 打印进行成型制备，得到的金属基、陶瓷基、高分子基复合材料及产品可应用于先进轨道交通、电子电信、航空航天、人工智能等众多领域。

该成果来自西交大航天航空学院。该学院成立于2005年4月10日，由力学和航空宇航科学与技术两个一级学科支撑建设。设有工程力学和空天工程两个系，拥有8个省部及以上重点科研基地，包括两个国家级平台：机械结构强度与振动国家重点实验室和力学国家级实验教学示范中心以及6个省部级重点科研基地：多功能材料与结构教育部重点实验室、教育部新型飞行器联合研究中心服役环境预示分中心、陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室、陕西省航天结构振动控制工程实验室、陕西省无损检测与结构完整性评价工程技术研究中心、陕西省核结构安全与力学国际联合研究中心。此外，学院还建有空天科学与技术高端人才国际合作培养基地、空天科学与技术中乌国际化人才合作培养基地、国际工程教育中心、国际应用力学中心、丝绸之路空天技术创新中心五个国际交流合作基地。学院师资力量雄厚，现有教职员工176人，含：教师109人、专职科研人员35人、实验技术人员14人，其中领军学者9人、国家杰出青年基金获得者4名、国家级青年人才11人，国家973项目首席科学家5人次，100%的教师具有博士学位，94%的教师具有国外留学、访学经历，部分教师从哈佛大学、牛津大学、剑桥大学、东京大学、莫斯科鲍曼国立技术大学、乌克兰国立航空大学等世界一流大学获得博士学位。拥有国家自然科学创新研究群体、教育部创新研究团队和2个“111引智”基地（力学、航空宇航各一个）。团队实力强。

（1）技术领先。本技术可根据材料性能需求，对石墨烯包覆层数进行可控调节，技术及产品性能属于国际领先水平；

（2）具备完全自主知识产权（9 项发明专利），且关键设备为自主研发；

（3）应用范围广。该技术具有普适性，可应用于不同种类材料粉体的改性处理；

（4）易于工业化生产。本技术为粉体处理技术，不涉及粉体自身制备，且本技术处理后的石墨烯包覆粉体适用于传统粉末冶金和 3D 打印等先进制造技术，因此，粉体本身制备和材料成型过程均可沿用原有设备，无需进行设备升级改造或添置新设备。

（5）价格优势。产品生产成本低，与国外同类材料相比更具竞争力，且完全可以替代进口产品。

（6）环保优势。本粉体处理技术无污染。

该成果转化采取直接技术授权转让的方式。