纳米尺寸增强相的增强效率高，但难以分散，且纳米碳材料易于在分散过程中损伤。针对这些难题，申请人建立了“常规粉末冶金+搅拌摩擦加工”制备碳纳米管与石墨烯增强铝基复合材料的新工艺，实现了CNT与石墨烯的高效分散。其中，为减少CNT损伤，进一步发展了机械与化学结合的分散方法，实现了CNT的低损伤、高效分散。通过这些工艺，制备出高强高模的CNT/Al、石墨烯/Al复合材料，发挥了纳米碳材料的高效增强作用。

　　建立了CNT机械分散过程中的损伤模型：1/L_n-1/L₀=nkD²ε/2，发现CNT长度的倒数与机械作用周次成正比，该模型同样适用机械切断造成的CNT长度变化，具有普适性，可以预测各类机械分散过程中的CNT长度变化，为损伤可控的CNT分散工艺优化提供了依据与指导。基于经典的复合材料强化理论和对CNT/Al复合材料微观结构的细致分析，建立了载荷传递和晶粒细化为主要强化机制的CNT/金属复合材料强化模型。该模型理论预测结果与各类CNT/金属复合材料的实验数据吻合良好，具有普适性。以上成果研究被推荐为973计划项目重大研究成果。

　　图1  左，碳纳米管定向排列；中，碳纳米管-铝界面结合良好；右，碳纳米管/铝复合材料的拉伸曲线