journal article·2017-01-13Open access

Recent progress in graphene based ceramic composites: a review

Kalaimani Markandan, Jit Kai Chin, Michelle T.T. Tan

Journal of Materials Research· Volume 32· Issue 1

Abstract

Research on graphene has been developing at a relentless pace as it holds the promise of delivering composites with exceptional properties. In particular, the excellent mechanical properties of graphene make it a potentially good reinforcement ingredient in ceramic composites while their impressive electrical conductivity has roused interest in the area of multifunctional applications. However, the potential of graphene can only be fully exploited if they are homogenously embedded into ceramic matrices. Thus, suitable processing route is critical in obtaining ceramic composites with desired properties. This paper reviews the current understanding of graphene ceramic matrix composites (GCMC) with three particular topics: (i) principles and techniques for graphene dispersion, (ii) processing of GCMC, and (iii) effects of graphene on properties of GCMC. Besides, toughening mechanisms and percolation phenomenon that may occur in these composites are elaborated with appropriate examples. Challenges and perspectives for future progress in applications are also highlighted.
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Research context

OpenAlex topics: Graphene research and applications · Graphene and Nanomaterials Applications · MXene and MAX Phase Materials

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References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1155/2013/76395310.1155/2013/763953 ↗
2. 10.1155/2013/21076710.1155/2013/210767 ↗
3. 10.1111/j.1551-2916.2010.04089.x10.1111/j.1551-2916.2010.04089.x ↗
4. 10.1146/annurev-matsci-070909-10443310.1146/annurev-matsci-070909-104433 ↗
5. 10.1016/j.compositesa.2010.11.00810.1016/j.compositesa.2010.11.008 ↗
6. 10.1016/j.ceramint.2014.08.04210.1016/j.ceramint.2014.08.042 ↗
7. 10.1103/PhysRevLett.84.29010.1103/PhysRevLett.84.290 ↗
8. 10.1016/j.carbon.2010.01.01710.1016/j.carbon.2010.01.017 ↗
9. 10.1016/j.ceramint.2015.01.00810.1016/j.ceramint.2015.01.008 ↗
10. 10.1016/j.ceramint.2014.05.10710.1016/j.ceramint.2014.05.107 ↗
11. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.02510.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.025 ↗
12. Koller · 1994
13. 10.1016/j.ceramint.2012.10.01210.1016/j.ceramint.2012.10.012 ↗
14. 10.1016/j.carbon.2013.07.08610.1016/j.carbon.2013.07.086 ↗
15. Polymer-derived ceramics: 40 years of research and innovation in advanced ceramics10.1111/j.1551-2916.2010.03876.x ↗
16. 10.1179/174367509X1259577863333610.1179/174367509X12595778633336 ↗
17. 10.1002/adfm.20140175510.1002/adfm.201401755 ↗
18. 10.1016/j.compscitech.2005.04.00210.1016/j.compscitech.2005.04.002 ↗
19. 10.1088/0957-4484/19/31/31570810.1088/0957-4484/19/31/315708 ↗
20. 10.1016/j.carbon.2015.09.10310.1016/j.carbon.2015.09.103 ↗
21. 10.1016/j.msea.2009.04.03510.1016/j.msea.2009.04.035 ↗
22. 10.1007/s10853-015-9368-310.1007/s10853-015-9368-3 ↗
23. 10.2320/matertrans.MRA200845810.2320/matertrans.MRA2008458 ↗
24. 10.1016/j.ceramint.2014.11.00810.1016/j.ceramint.2014.11.008 ↗
25. 10.1016/j.pmatsci.2011.03.00310.1016/j.pmatsci.2011.03.003 ↗
26. 10.1038/srep0517610.1038/srep05176 ↗
27. 10.1016/j.ceramint.2013.01.10110.1016/j.ceramint.2013.01.101 ↗
28. 99. ASTM C 1421–99: in Annu. B. Stand. 15.01 ASTM (West Conshohocken, 1999).
29. Ivanov · 2014 · 348
30. 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.02210.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.022 ↗
31. 10.1038/nmat184910.1038/nmat1849 ↗
32. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.00410.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.004 ↗
33. Preparation of colloidal dispersions of graphene sheets in organic solvents by using ball milling10.1155/2010/528235 ↗
34. 10.1016/j.jeurceramsoc.2009.05.03010.1016/j.jeurceramsoc.2009.05.030 ↗
35. 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.00310.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.003 ↗
36. 10.1016/j.ceramint.2011.06.05110.1016/j.ceramint.2011.06.051 ↗
37. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.02210.1016/j.jeurceramsoc.2014.12.022 ↗
38. Sarin · 2014 · 164
39. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.01110.1016/j.jeurceramsoc.2014.02.011 ↗
40. 10.1038/nnano.2008.21510.1038/nnano.2008.215 ↗
41. 10.1016/j.compositesb.2012.01.07010.1016/j.compositesb.2012.01.070 ↗
42. 10.1016/j.cplett.2009.01.05010.1016/j.cplett.2009.01.050 ↗
43. 10.1002/adfm.20120063210.1002/adfm.201200632 ↗
44. 10.1016/j.compositesa.2006.04.00610.1016/j.compositesa.2006.04.006 ↗
45. 10.1016/S0109-5641(03)00002-210.1016/S0109-5641(03)00002-2 ↗
46. 10.1520/STP32728S10.1520/STP32728S ↗
47. 10.1016/j.actamat.2003.10.03810.1016/j.actamat.2003.10.038 ↗
48. 10.1021/nl070477+10.1021/nl070477+ ↗
49. 100. CEN TS 14425: in Eur. Comm. Stand. Parts 1–5. (2003).
50. 10.1021/nl073187210.1021/nl0731872 ↗
51. 10.1016/j.compositesa.2010.07.00310.1016/j.compositesa.2010.07.003 ↗
52. 104. ISO 18756: Fine Ceramics (Advanced Ceramics, Advanced Technical Ceramics)—Determination of Fracture Toughness of Monolithic Ceramics at Room Temperature by the Surface Crack in Flexure (SCF) Method (Geneva, 2003).
53. 10.1016/j.carbon.2014.05.00410.1016/j.carbon.2014.05.004 ↗
54. 10.1126/science.115087810.1126/science.1150878 ↗
55. 10.1007/s10853-006-6555-210.1007/s10853-006-6555-2 ↗
56. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.03.02110.1016/j.jeurceramsoc.2014.03.021 ↗
57. 10.1016/j.scriptamat.2012.10.04310.1016/j.scriptamat.2012.10.043 ↗
58. 10.1016/j.jmatprotec.2011.03.00710.1016/j.jmatprotec.2011.03.007 ↗
59. 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.02.03210.1016/j.jeurceramsoc.2016.02.032 ↗
60. 10.1016/j.carbon.2010.01.05810.1016/j.carbon.2010.01.058 ↗
61. 10.1038/nmat116110.1038/nmat1161 ↗
62. 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.01.02110.1016/j.jeurceramsoc.2013.01.021 ↗
63. 10.1002/adem.20140023110.1002/adem.201400231 ↗
64. 10.17148/IARJSET.2015.231210.17148/IARJSET.2015.2312 ↗
65. 10.1016/j.compositesb.2013.12.04310.1016/j.compositesb.2013.12.043 ↗
66. 10.1016/j.materresbull.2010.11.00510.1016/j.materresbull.2010.11.005 ↗
67. 10.1016/j.stam.2004.06.00210.1016/j.stam.2004.06.002 ↗
68. 10.1111/j.1551-2916.2006.01482.x10.1111/j.1551-2916.2006.01482.x ↗
69. 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.03.03510.1016/j.jeurceramsoc.2013.03.035 ↗
70. 10.1016/j.cplett.2011.06.04710.1016/j.cplett.2011.06.047 ↗
71. 10.1016/j.carbon.2004.02.03110.1016/j.carbon.2004.02.031 ↗
72. 10.1016/j.jnoncrysol.2007.02.08910.1016/j.jnoncrysol.2007.02.089 ↗
73. 10.1016/j.ssi.2012.06.00310.1016/j.ssi.2012.06.003 ↗
74. 10.1002/adma.20130249510.1002/adma.201302495 ↗
75. 10.1038/nmat117410.1038/nmat1174 ↗
76. 10.1016/j.ceramint.2014.04.13610.1016/j.ceramint.2014.04.136 ↗
77. 10.1016/j.msea.2011.07.04310.1016/j.msea.2011.07.043 ↗
78. 10.1179/174367613X1376430897058110.1179/174367613X13764308970581 ↗
79. 10.1021/nl903557p10.1021/nl903557p ↗
80. 10.1007/s00604-014-1238-110.1007/s00604-014-1238-1 ↗
81. 10.1016/j.carbon.2014.06.07410.1016/j.carbon.2014.06.074 ↗
82. 10.1002/adfm.20120263810.1002/adfm.201202638 ↗
83. 10.1016/j.ijrmhm.2008.09.01110.1016/j.ijrmhm.2008.09.011 ↗
84. 10.1016/j.ceramint.2015.02.06110.1016/j.ceramint.2015.02.061 ↗
85. 10.1021/cm051881h10.1021/cm051881h ↗
86. 10.1080/0193269090310713310.1080/01932690903107133 ↗
87. 10.1016/j.jeurceramsoc.2012.07.00710.1016/j.jeurceramsoc.2012.07.007 ↗
88. 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.03410.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.034 ↗
89. 10.1016/S0020-0255(02)00246-310.1016/S0020-0255(02)00246-3 ↗
90. 10.1016/j.ceramint.2013.01.04110.1016/j.ceramint.2013.01.041 ↗
91. 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.07.00710.1016/j.jeurceramsoc.2013.07.007 ↗
92. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.04310.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.043 ↗
93. 10.1007/s10853-009-3262-910.1007/s10853-009-3262-9 ↗
94. 10.1021/nl801384y10.1021/nl801384y ↗
95. 10.1021/nn200319d10.1021/nn200319d ↗
96. 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.03.02310.1016/j.jeurceramsoc.2014.03.023 ↗
97. 10.1016/j.carbon.2013.04.10210.1016/j.carbon.2013.04.102 ↗
98. 10.1002/adma.20100102910.1002/adma.201001029 ↗
99. 10.1111/j.1151-2916.1990.tb07576.x10.1111/j.1151-2916.1990.tb07576.x ↗
100. 10.1063/1.480979410.1063/1.4809794 ↗