一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，包括以下步骤，首先将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；然后将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。本发明专利技术采用旋蒸的处理方式，将石墨烯均匀的分散包裹在铝基材料粉末表面，得到能够均匀涂覆石墨烯的铝基材料粉末，即均匀分散石墨烯类材料的改性铝基材料粉末。不仅从根本上解决了石墨烯类材料在溶液中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯类材料的均匀分散，而且将石墨烯涂覆于铝基材料粉末表面，可以保证石墨烯的平铺状态减少褶皱，更好地发挥其性能，从而将处理后的铝基材料粉末添加到实际应用中，保证其优良性能的完美发挥。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法和应用
本专利技术属于碳材料
，涉及一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，尤其涉及一种在铝基材料粉末表面分散石墨烯类材料的方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料，断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；同时石墨烯具有巨大的理论比表面积，物理化学性质稳定，可在高工作电压和大电流快速充放电下保持很好的结构稳定性，同时，石墨烯还具有优异的导电性，可以降低内阻，提高超级电容器的循环稳定性；而且石墨烯如果能够制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点之一。然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯极易团聚就是制约石墨烯研究和应用的一个主要障碍。由于石墨烯相互间存在较强的范德华作用力使其不能在溶剂中稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开。据文献报告，大量研究通过添加不同类型的分散剂或者改性的方式来提高石墨烯的分散效果，但同样不能实现石墨烯的均匀分散，并且还会额外引入其他杂质，对后续生产造成负面影响和处理成本的增加，而且石墨烯在与其他材料混合时，还容易发生卷曲褶皱，这会直接影响石墨烯复合材料在后续领域中的作用。如铝基复合材料，其具有良好的力学性能和高温性能，如各种型号和牌号的铝基材料是金属材料领域中，用量较大和最受关注的材料之一，增强体主要分为颗粒、纤维两种，用石墨烯作为增强体添加到铝基材料中是提高铝基复合材料性能的一个重要突破。但是现有的石墨烯增强铝基复合材料的工艺中均存在石墨烯容易团聚、制备步骤复杂、产量低的问题，很难形成大规模的生产。因此，如何找到一种能够在铝基材料中均匀分散石墨烯的方法，解决石墨烯易团聚的问题，已成为石墨烯生产厂商以及石墨烯的下游应用领域亟待解决的重要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，特别是一种在铝基材料粉末表面分散石墨烯类材料的方法，本专利技术制备的石墨烯改性铝基材料粉末能够有效的在铝基材料粉末表面分散石墨烯，解决其易团聚的问题，为后期石墨烯改性铝基材料粉末更为广泛的应用奠定基础。本专利技术提供了一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，包括以下步骤：A)将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；B)将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。优选的，所述石墨烯与所述铝基材料粉末的质量比为(0.01～1)：100；所述铝基材料粉末包括铝粉和/或铝合金粉末。优选的，所述铝基材料粉末的尺寸为1～5000μm；所述铝合金粉末包括1～7系铝合金粉末中的一种或多种；所述石墨烯还包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种。优选的，所述石墨烯溶液为经过分散后的石墨烯溶液；所述石墨烯溶液的质量浓度为0.01％～20％。优选的，所述石墨烯溶液的溶剂包括水、无水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、异丙醇和醋酸乙酯中的一种或多种。优选的，所述步骤A)具体为：将铝基材料粉末缓慢加入到经过分散后的石墨烯溶液中，同时均匀混合，得到混合物。优选的，所述缓慢加入的速度为100～1000g/min；所述混合包括搅拌混合；所述搅拌混合的转速为200～1000rpm。优选的，所述旋转蒸发的旋转速度为20～100rpm；所述旋转蒸发的温度为40～90℃；优选的，所述旋转蒸发的压力为小于0.1MPa；所述旋转蒸发的时间为0.5～5h。本专利技术提供了上述技术方案任意一项所制备的石墨烯改性铝基材料粉末制备的铝基材料在军工、航天、汽车和电子器械中的应用。本专利技术提供了一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，包括以下步骤，首先将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；然后将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。与现有技术相比，本专利技术针对石墨烯极易团聚的问题，而现有的制备方法不同程度的存在再次团聚，分散不均，引入杂质，影响性能以及提高处理成本的缺陷，特别是机械球磨法混料，容易造成石墨烯的团聚的问题。本专利技术创造性的采用旋蒸的处理方式，将石墨烯均匀的分散包裹在铝基材料粉末表面，可得到能够均匀涂覆石墨烯的铝基材料粉末，即均匀分散石墨烯类材料的改性铝基材料粉末。不仅从根本上解决石墨烯类材料在溶液中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯类材料的均匀分散，而且将石墨烯涂覆于铝基材料粉末表面，可以保证石墨烯的平铺状态减少褶皱，更好地发挥其性能，从而将处理后的铝基材料粉末添加到实际应用中，能够很好地解决石墨烯分散问题，保证其优良性能的完美发挥。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法能够实现石墨烯在铝基材料粉末表面的均匀分布，然后将处理后的铝合金粉颗粒按照常规粉末冶金方式制备新型铝合金板材，能够很好地解决石墨烯分散问题，大大提升改性材料的机械性能。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的改性铝合金切片的FESEM微观形貌图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或石墨烯复合材料领域使用的常规纯度。本专利技术提供了一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；B)将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。本专利技术对所述铝基材料粉末的尺寸没有特别限制，以本领域技术人员熟知的铝基材料粉末的尺寸即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本专利技术所述铝基材料粉末的尺寸(粒径、片径或大小)优选为1～5000μm，更优选为10～3000μm，更优选为50～1000μm，最优选为100～500μm。本专利技术对所述铝基材料粉末的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的铝基材料粉末即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本专利技术所述铝基材料粉末优选包括铝粉和/或铝合金粉末颗粒。本专利技术对所述铝合金粉末的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的铝合金粉末即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及质量要求进行选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；B)将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性铝基材料粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将石墨烯溶液和铝基材料粉末均匀混合后，得到混合物；B)将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯的改性铝基材料粉末。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯与所述铝基材料粉末的质量比为(0.01～1)：100；所述铝基材料粉末包括铝粉和/或铝合金粉末。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝基材料粉末的尺寸为1～5000μm；所述铝合金粉末包括1～7系铝合金粉末中的一种或多种；所述石墨烯还包括氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液为经过分散后的石墨烯溶液；所述石墨烯溶液的质量浓度为0.01％～20％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，张在忠，赵永彬，袁琪琛，
申请(专利权)人：山东欧铂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37