石墨烯是一种具有优异性能的二维碳材料，由于其出色的机械性能 、非凡的电子迁移率和奇特的热性能等，被广泛应用于材料基体复合领域。大量实验表明，石墨烯可以有效强化金属基体，制造出各种具有优异机械性能的石墨烯金属基复合材料。石墨烯主要是通过影响金属-石墨烯界面附近的位错并使位错在这些界面附近堆积，来强化金属基复合材料 (MMC)机械性能。石墨烯纳米板的横向尺寸对石墨烯增强 MMC 的机械性能有显著影响，然而过往研究结果却有着关于石墨烯层的横向尺寸与其强化效率之间关系的不同结论。
(a)-(d)分别代表压痕深度为 10 ?、10.2 ?、10.6 ?和11 ? 时位错的演变及应力分布
日前，广东省科学院新材料研究所复合材料研究中心与湖南大学材料学院、上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室通过共同研究，在计算模拟金属基复合材料强化机制研究方面取得进展，发现了石墨烯片的尺寸效应，并揭示了尺寸效应的内在机理。研究团队应用分子动力学模拟构建嵌入铝（Al） 基体中的五层石墨烯片组成的 MMC，并且改变石墨烯层的横向尺寸以研究尺寸效应。研究表明基于强化效果考量，在金属基复合材料中石墨烯增强相存在一个最佳尺寸，这主要是石墨烯对位错运动阻碍带来的强化与石墨烯释放位错及传递载荷带来的软化互相竞争导致。
相关结果以“Size effects of graphene sheets on the strengthening mechanism of Al-graphene composites: A molecular dynamics study”为题发表于国际知名学术期刊《Applied Surface Science》。新材料所和湖南大学联合培养硕士生裘兆麟为第一作者，新材料所材料基因工程团队张志波博士和湖南大学胡望宇教授为共同通讯作者。
（省科学院新材料研究所/供稿）
附件下载：
