石墨烯纳米结构存在于金属表面时起到有效润滑作用，但倘若石墨烯存在于金属内部，形成更复杂的界面效应，更需要澄清其界面摩擦学行为，以设计高性能的金属/石墨烯复合材料。我们系统综述了铜/石墨烯复合材料的理论设计、可控制备及性能的关键制约因素，指出铜/石墨烯复合材料性能的提升关键在于：(1)分散性与良好的界面结合；(2)三维石墨烯网络结构的构建；(3)界面结合特性对力学性能及功能特性的影响 [复合材料学报, 2023, 40(3): 1237-1251]。我们构建了三维网络状石墨烯/铜复合材料模型，烧结过程模拟揭示了石墨烯网络通过碳碳共价键的断裂与重新形成进行结合，最终形成Y型结构。石墨烯的引入打破了纳米铜的反霍尔佩奇效应，使材料在更小尺寸得到强化 [J. Alloy. Compd, 963, 171293]。针对铜铁合金的分子动力学模拟发现，当铁原子的含量小于40%时，由于铁沉淀相的模板作用，与其接触的铜晶体界面呈现反常的亚稳体心立方结构，彼此形成半共格界面 [J. Alloy. Compd, 2021, 882, 160725]。铁纳米沉淀相既是位错源，又与位错发生强烈相互作用，可协同提升铜合金的强度与韧性 [Int. J. Plasticity, 2022, 155, 103317]。针对Fe溶质对CuFe合金晶界结构及基本物理特性影响的研究，发现晶界能、晶界过剩体积、晶界厚度及晶界熔点随着取向差角度的变化而变化，Fe溶质的增加降低了晶界能，但增大了晶界厚度和熔点，且对晶界过剩体积的影响不大，证明Fe溶质进一步稳定了晶界。基于此，我们还建立了CuFe合金中晶界能与晶界过剩体积、晶界厚度和熔点之间的线性标度率，为揭示溶质与晶界的相互作用提供了理论思路 [Nano Materials Science (2023) accepted]。石墨烯纳米结构存在于金属表面时起到有效润滑作用，但倘若石墨烯存在于金属内部，形成更复杂的界面效应，更需要澄清其界面摩擦学行为，以设计高性能的金属/石墨烯复合材料。我们系统综述了铜/石墨烯复合材料的理论设计、可控制备及性能的关键制约因素，指出铜/石墨烯复合材料性能的提升关键在于：(1)分散性与良好的界面结合；(2)三维石墨烯网络结构的构建；(3)界面结合特性对力学性能及功能特性的影响 [复合材料学报, 2023, 40(3): 1237-1251]。我们构建了三维网络状石墨烯/铜复合材料模型，烧结过程模拟揭示了石墨烯网络通过碳碳共价键的断裂与重新形成进行结合，最终形成Y型结构。石墨烯的引入打破了纳米铜的反霍尔佩奇效应，使材料在更小尺寸得到强化 [J. Alloy. Compd, 963, 171293]。针对铜铁合金的分子动力学模拟发现，当铁原子的含量小于40%时，由于铁沉淀相的模板作用，与其接触的铜晶体界面呈现反常的亚稳体心立方结构，彼此形成半共格界面 [J. Alloy. Compd, 2021, 882, 160725]。铁纳米沉淀相既是位错源，又与位错发生强烈相互作用，可协同提升铜合金的强度与韧性 [Int. J. Plasticity, 2022, 155, 103317]。针对Fe溶质对CuFe合金晶界结构及基本物理特性影响的研究，发现晶界能、晶界过剩体积、晶界厚度及晶界熔点随着取向差角度的变化而变化，Fe溶质的增加降低了晶界能，但增大了晶界厚度和熔点，且对晶界过剩体积的影响不大，证明Fe溶质进一步稳定了晶界。基于此，我们还建立了CuFe合金中晶界能与晶界过剩体积、晶界厚度和熔点之间的线性标度率，为揭示溶质与晶界的相互作用提供了理论思路 [Nano Materials Science (2023) accepted]。

金属；石墨烯；润滑；强韧化；分子动力学模拟