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近来，上海交大机械与动力工程学院制作技能与配备自动化研讨所沈彬教授团队在高功用磨粒范畴获得了重要开展，在机械制作期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture宣布了题为“Covalently armoring graphene on diamond abrasives with unprecedented wear resistance and abrasive performance”的研讨论文，经过石墨烯以共价键界面装甲金刚石磨粒，初次完成了传统磨粒物理功用极限的打破。该研讨提高了传统磨粒的耐磨损与抛光功用，也为根据液态金属催化的微/纳米颗粒外表原位改性供给了新的技能方案。论文榜首作者是博士后林强，通讯作者是沈彬教授，上海交通大学为仅有通讯单位。
新一代半导体资料如金刚石、碳化硅等在高功率器材范畴具有宽广的使用远景。但是，这类资料具有超高的硬度和耐磨性，导致其外表抛光加工困难，而传统金刚石磨粒耐磨损功用有限且资料去除质量差，难以满意超硬资料外表的高效精细抛光需求，限制了新一代半导体高功用外表制作的开展。鉴于石墨烯具有超高的本征强度与面内耐磨损功用，将石墨烯与金刚石磨粒结合有望完成磨粒功用的进一步打破。
根据这一理论设想，研讨团队将液态金属镓微液滴化并快速原位裹覆金刚石颗粒，构筑了一种镓-金刚石“细胞式”的悬浮滋润网络，以此来完成了金刚石颗粒外表的原位石墨烯成长与批量制备。选用该办法制备的石墨烯与金刚石磨粒本体经过共价键界面相连，在金刚石磨粒标明发生一层具有超高界面结合强度与耐磨性的石墨烯“装甲”，打破了石墨烯在机械使用中易掉落失效、金刚石耐磨性提高受限的瓶颈问题。此外，这种“细胞式”的悬浮滋润策略可完成千克级石墨烯“装甲”金刚石磨粒的制备，比较传统制备办法的有用产率提高3-5个数量级，展现出宽广的工业使用远景。
在实践使用中，与现在具有最强物理功用的金刚石磨粒比较，经过石墨烯“装甲”后的金刚石磨粒在超硬半导体资料（金刚石、碳化硅等）的抛光加工中展现出更高的耐磨性、抛光功率与抛光质量，其原子级资料去除率是传统金刚石磨粒的5倍，明显逾越了现有其它磨粒的功用。这一效果打破了传统磨粒的功用极限，并为完成超硬半导体的高效无损伤抛光供给了立异性的技能方案。此外，这种多功用颗粒资料凭仗其大比外表积和优异的界面强度，在电催化高功用电极、储能体系的功用添加剂，以及经过烧结或增材制作技能制备具有优异才能导电性和导热性的高功用块体资料等方面相同具有宽广的使用远景。
该研讨工作得到国家优异青年科学基金、国家自然科学基金青年项目，以及国家赞助博士后研讨人员方案的支撑。复旦大学孙正宗教授、上海交通大学张执南教授、德国卡尔斯鲁厄理工学院Martin Diewiebel教授、弗劳恩霍夫资料力学研讨所Michael Moseler教授对研讨工作供给了重要辅导。
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