一種制備銅/石墨烯復合材料的方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種制備銅/石墨烯復合材料的方法，步驟如下：（1）將石墨烯/Cu(Gr/Cu)?納米微粒添加到銅粉中，經(jīng)真空球磨制備復合粉體；（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，經(jīng)真空熱壓燒結，制備目的產(chǎn)物。本發(fā)明專利技術制備工藝簡單，實現(xiàn)了石墨烯與銅的有效復合解決了石墨烯與Cu基體之間浸潤性差的問題，該工藝能夠實際應用。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于復合材料領域，具體地講，本專利技術涉及一種利用真空熱壓燒結技術制備銅/石墨烯復合材料的方法。
技術介紹
石墨烯是一種單層蜂窩狀二維碳材料，石墨烯中碳原子緊密堆積且具有晶體結構，其晶體薄膜的厚度僅有0.335nm,是構建碳材料的基本單元[王文榮，周玉修，李鐵，王躍林，謝曉明.高質(zhì)量大面積石墨烯的化學氣相沉積制備方法研究，物理學報，2012(3)，518-524]。石墨烯具有許多優(yōu)異的物理化學性質(zhì)，包括其具有超高的強度、導電率、熱導率和摩擦學性能[JinshanLin,LiweiWang,GuohuaChen.ModificationofGrapheneplateletsandtheirtribologicalpropertiesasalubricantadditive,Tribol.Lett.2011(41),209-215]。人們?yōu)榱双@得綜合性能優(yōu)異的新材料，一般將石墨烯與其他材料復合[SukeunPark,SeokKim,EffectofcarbonblacksfilleradditiononelectrochemicalbehaviorsofCo3O4/graphenenanosheetsasasupercapacitorelectrodes,ElectrochimicaActa,89,2013,516-522]。由于石墨烯的化學惰性，石墨烯與其他材料復合時容易團聚。項目申請人利用原位還原技術制備納米尺度石墨烯/Cu復合粉體，解決了石墨烯與Cu的浸潤性問題[ZhengfengJia,TiedanChen,JieWang,JunjieNi,HuaiyongLi,XinShao,Synthesis,characterizationandtribologicalpropertiesofCu/reducedgrapheneoxidecomposites,TribologyInternational88(2015)17-24]。本專利技術以納米石墨烯/Cu復合微粒和銅粉為原料，通過球磨技術和真空熱壓燒結技術制備銅/石墨烯復合材料。該專利技術有望應用于高強高導電電接觸材料等領域。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種球磨技術和真空熱壓燒結技術制備銅/石墨烯復合材料的方法。本專利技術通過如下措施來實現(xiàn)：一種制備銅/石墨烯復合材料的方法，步驟如下：（1）將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒添加到銅粉中，經(jīng)真空球磨制備復合粉體；（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，經(jīng)真空熱壓燒結，制備目的產(chǎn)物。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1）所述石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒的含量是0-30wt.%（優(yōu)選的方案是1.0wt.%）。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1）所述Cu粉的直徑20-50μm（優(yōu)選30μm）。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1）球磨速度100-500r/min，(優(yōu)選300r/min)。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1）球磨時間24小時，每運行10min間歇30min。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1）球磨罐內(nèi)壓力0-1Pa，(優(yōu)選0.01Pa)。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（2）所述真空熱壓燒結技術，熱壓燒結環(huán)境為真空狀態(tài)，壓力為0-1Pa，(優(yōu)選0.001Pa)。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（2）所述真空熱壓燒結技術，加熱溫度為600-1000℃，(優(yōu)選800℃)。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（2）所述真空熱壓燒結技術，施加壓力60-100MPa，(優(yōu)選80MPa)。所述的方法，優(yōu)選的方案是，步驟（2）所述真空熱壓燒結技術，保溫保壓時間10-60min，(優(yōu)選30min)。本專利技術球磨技術和真空熱壓燒結技術制備銅/石墨烯復合材料。本專利技術制備工藝簡單，實現(xiàn)了石墨烯與銅的有效復合解決了石墨烯與Cu基體之間浸潤性差的問題，該工藝能夠實際應用。附圖說明圖1是實施例1所得銅/石墨烯復合材料金相照片。圖2實施例3所得銅/石墨烯復合材料導電率。具體實施方式下面結合實施例詳細說明本專利技術的技術方案，但保護范圍不限于此。實施例中所用原料皆為市售商品，原料易得。若工業(yè)化實施，等比例放大即可。本專利技術的一般操作：利用一種球磨技術和真空熱壓燒結技術制備銅/石墨烯復合材料的方法。（1）將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒添加到銅粉中，利用真空球磨技術制備復合粉體。（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，利用真空熱壓燒結技術，制備目的產(chǎn)物。實施例1：將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒1g添加到50g銅粉中，利用真空球磨技術得到復合粉體，球磨機轉速300r/min，運行10min暫停30min，罐內(nèi)壓力0.01Pa，球磨時間24小時。（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，環(huán)境壓力0.001Pa，燒結溫度600℃，燒結壓力80MPa，保溫時間30min，得到目的產(chǎn)物。圖1是實施例1所得銅/石墨烯復合材料金相照片，發(fā)現(xiàn)石墨烯與Cu基體發(fā)生復合。實施例2：將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒0.5g添加到50g銅粉中，利用真空球磨技術得到復合粉體，球磨機轉速200r/min，運行10min暫停30min，罐內(nèi)壓力0.01Pa，球磨時間24小時。（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，環(huán)境壓力0.001Pa，燒結溫度800℃，燒結壓力70MPa，保溫時間30min，得到目的產(chǎn)物。實施例3：將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒1g添加到50g銅粉中，利用真空球磨技術制備復合粉體，球磨機轉速25000r/min，運行10min暫停30min，罐內(nèi)壓力0.01Pa，球磨時間24小時。（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，利用環(huán)境壓力0.001Pa，燒結溫度400℃，燒結壓力90MPa，保溫時間60min，得到目的產(chǎn)物。圖2實施例3所得銅/石墨烯復合材料導電率。本專利技術的完成是基于山東省自然科學基金（No：ZR2013EMM010）；國家自然科學基金（No.51172102）；山東省教育廳高等學校科技計劃（J15LA60）；中科院蘭州化物所固體潤滑國家重點實驗室開放課題（LSL-1504）資助完成。應當指出的是，具體實施方式只是本發(fā)明比較有代表性的例子，顯然本專利技術的技術方案不限于上述實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員，以本專利技術所明確公開的或根據(jù)文件的書面描述毫無異議的得到的，均應認為是本專利所要保護的范圍。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種制備銅/石墨烯復合材料的方法，其特征是，步驟如下：（1）將石墨烯/Cu(Gr/Cu)?納米微粒添加到銅粉中，經(jīng)真空球磨制備復合粉體；（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，經(jīng)真空熱壓燒結，制備目的產(chǎn)物。

【技術特征摘要】
1.一種制備銅/石墨烯復合材料的方法，其特征是，步驟如下：
（1）將石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒添加到銅粉中，經(jīng)真空球磨制備復合粉體；
（2）將經(jīng)球磨的復合粉體轉移到真空熱壓燒結裝置，經(jīng)真空熱壓燒結，制備目的產(chǎn)物。
2.權利要求1所述的方法，其特征是，步驟（1）所述石墨烯/Cu(Gr/Cu)納米微粒的含量
是0-30wt.%，優(yōu)選的方案是1.0wt.%。
3.權利要求1所述的方法，其特征是，步驟（1）所述Cu粉的直徑20-50μm，優(yōu)選30μm。
4.權利要求1所述的方法，其特征是，步驟（1）球磨速度100-500r/min，優(yōu)選300r/min。
5.權利要求1所述的方法，其特征是，步驟（1）球磨時間...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：賈正鋒，張汪陽，邵鑫，倪俊杰，黃寶緒，趙利民，
申請(專利權)人：聊城大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37