陶瓷产品应用范围非常广泛，是人类生活和生产中不可缺少的一种材料，氧化锆系陶瓷材料作为先进陶瓷中的最重要的一类材料，是一种现代高新技术产业发展的重要的基础材料，最近正在迅猛发展。氧化锆陶瓷具有广阔的市场前景，在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发热体等领域。另外，氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。目前，陶瓷材料及陶瓷基复合材料的发展已经成为很多国家的高新技术领域之一，在一定程度上反映了国家的综合实力，氧化锆市场广阔、应用广泛，在中国和全球领域都有广阔的应用前景，因此对氧化锆陶瓷材料的研究探索，对国民经济、国防工业有重大意义。
自从2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫成功制备出石墨烯以来，一直受到各行各业广泛关注。石墨烯是一种由碳原子sp2杂化轨道组成的，六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜（厚度为0.334nm），只有一个原子厚的准二维平面晶体结构及平面内共轭π电子体系使石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能。石墨烯吸收2.3 %的光，导热系数5300 W/m·K，电子迁移率超过15000 cm2/V·s，电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低。当石墨烯作为材料中的添加相时，高的比表面积（2630 m2·g-1）可以使其在与基体材料具有更大的结合面积，使其增大界面结合力、改善由基体向石墨烯的应力传递效率，提高材料的力学性能。
ZrO2陶瓷是一种十分重要功能陶瓷和结构陶瓷，由于它具有化学稳定性好、耐高温、抗腐蚀、热稳定性好、力学性能优良、增韧效果显著等一系列的优点。因而越来越受到人们的重视，其应用领域日益扩大。然而，由于陶瓷自身的本征脆性及其本征脆性导致的较差的摩擦磨损性能，很大程度制约了其更广泛的应用。针对ZrO2陶瓷的脆性这一致命缺点，发展氧化锆陶瓷复合材料被公认为是一种行之有效的方法。目前制备石墨烯/ ZrO2陶瓷复合材料常采用的方法为将石墨烯与ZrO2陶瓷粉末混合制备成预制体，然后再将预制体进行烧结，烧结方式有放电等离子体烧结、常压烧结、等静压烧结等。其缺点是在进行粉末混合时，由于石墨烯的纳米效应，会使石墨烯发生团聚现象，导致石墨烯在陶瓷基体中分散不均匀，且烧结方式工艺复杂，对设备要求较高。本项目采用的是将石墨烯制备成稳定均匀分布的石墨烯分散液，再将石墨烯分散液采用加压浸渍的方法制备出石墨烯/ZrO2陶瓷预制体，将石墨烯/ZrO2陶瓷预制体进行微波烧结，其优点在于制备方法简单，石墨烯分布均匀，烧结时间速度快、能源利用率高、加热效率高且安全卫生无污染。
上海大学
刘立起
