高质量的单壁碳纳米管和单层石墨烯都具有较铜更高的电导率，是提高铜材料电导率的理想增强体。通过在铜基体中定向复合单壁碳纳米管，初步验证了在金属基复合材料中获得超高导电性的可行性。然而，由于金属性与半导体性单壁碳纳米管的分离和纯化还极具挑战性，且制备工艺不稳定，所获得的材料性质还不均匀甚至难以重复。石墨烯由于其二维平面碳原子层结构，虽然其电导率和结构的关系与碳纳米管不同，但在目前报道的石墨烯和金属复合的方法中，由于：1)复合过程中石墨烯的结构破坏，或为了促进复合在石墨烯中引入丰富官能团和缺陷，均导致石墨烯本征电导率低；2)强各向异性的二维石墨烯在基体中的取向调控难；3)石墨烯与金属之间界面润湿性差和反应控制难，难以获得优良电学接触复合界面，目前大多研究表明，石墨烯的引入或多或少都会引起金属基体电导率的降低。

针对以上关键问题，我团队基于“微纳砖砌”复合方法，利用铜基体对石墨烯生长的催化作用，在铜片表面原位生长高质量石墨烯，以此为复合基元自组装制备“微纳砖砌”构型化石墨烯/铜基复合材料。由于铜片厚度为亚微米尺度，自组装完成后，石墨烯则在亚微米尺度均匀分散，从而实现石墨烯的结构完整性和均匀分散的协同，而且原位生长的石墨烯与铜基体特定的晶格位相关系和界面结合，有利于实现优良电学接触的复合界面。此外，“微纳砖砌”复合构型使得石墨烯在金属基体中取向分布，充分发挥强各向异性二维石墨烯对强度和电导性能的增强效益。同时，综合“微纳砖砌“复合构型赋予的强韧化效应，最终制备了强度-塑/韧性-导电性能协同的石墨烯/铜复合材料(图5)。

图5“微纳砖砌”复合构型对强度-塑/韧性-导电性能的协同效应

Fig.5Synergyofstrength-toughnessandductility-electricalconductivityin

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