一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法技术

本发明专利技术涉及一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法,步骤如下：(1)Cu‑石墨烯杂聚体的制备：将三水合硝酸铜、葡萄糖和氯化钠混合均匀于去离子水中，将混合均匀的溶液置于‑20℃的环境中48h，采用冷冻干燥技术，获得前驱体粉末，利用化学气相沉积，煅烧还原，再用去离子水洗去氯化钠模板获得Cu‑石墨烯杂聚体。(2)Cu‑石墨烯/铝基复合粉末的界面浸润：将获得的Cu‑石墨烯杂聚体与纯铝粉按照质量比1:10的比例混合后置入管式炉中，以氩气作为保护性气氛，以10℃每分钟的升温速率升至700℃，保温2小时，以5℃每分钟的速度程序降温，制得Cu‑石墨烯/铝复合粉末。

A method for improving the interfacial wettability of graphene and pure aluminum

The invention relates to a method for improving the graphene and the pure aluminum surface wettability is as follows: (1) Cu graphene heteromers preparation: three hydrated cupric nitrate, glucose and sodium chloride mixed evenly in deionized water, the environment the mixed solution in 20 DEG C in 48h, using freeze drying technology to obtain precursor powders by chemical vapor deposition, calcination reduction, deionized water and sodium chloride to obtain Cu template graphene heteromers. (2) Cu / graphene composite powder of aluminum matrix interfacial wetting: Cu graphene obtained heteromers with pure aluminum powder according to the mass ratio of furnace tube in mixed proportion after 1:10, with argon as a protective atmosphere, to 10 degrees per minute rate of heating to 700 DEG C, holding 2 small, to 5 degrees per minute speed cooling system Cu graphene / aluminum composite powder.

【技术实现步骤摘要】
一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法
：本专利技术涉及一种可以提高纯铝与石墨烯界面浸润性的方法，属于粉末冶金

技术介绍
：铝具有较高的力学性能，比强度，一直广泛应用于建筑、飞机、汽车等生活中的各个领域。随着现代科技对结构材料的要求不断提高，单纯的铝基材料很难在满足现代工业对于轻质高强的应用要求，石墨烯增强铝基复合材料是一种实现这些要求的理想材料。石墨烯作为近些年来逐渐受到关注的增强相，具有较高的力学性能，单层碳原子的石墨烯是目前为止发现的最为坚硬材料。目前对于石墨烯增强铝基复合材料的研究主要是将石墨烯与铝混合高能球磨，成型成块体材料，这种高能球磨的过程对于石墨烯的破坏比较严重，严重降低了石墨烯的增强效果，而且由于石墨烯与铝基体的不润湿特性，导致最终的复合材料的界面结合强度较弱，界面载荷传递效率较低，这是石墨烯增强铝基复合材料遇到的瓶颈所在，如何在保持石墨烯结构完整的基础上实现良好的分散和强健干净的界面结合是目前研究的焦点。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种改善石墨烯与纯铝之间界面浸润性的方法，实现铝基体力学性能的提高。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案加以实现的，一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法,步骤如下：(1)Cu-石墨烯杂聚体的制备：将三水合硝酸铜、葡萄糖和氯化钠按照(1～3)：(1～5)：(40～60)的质量配比混合均匀于去离子水中，将混合均匀的溶液置于-20℃的环境中48h，采用冷冻干燥技术，获得前驱体粉末，利用化学气相沉积，煅烧还原，再用去离子水洗去氯化钠模板获得Cu-石墨烯杂聚体。(2)Cu-石墨烯/铝基复合粉末的界面浸润：将获得的Cu-石墨烯杂聚体与纯铝粉按照质量比1:10的比例混合后置入管式炉中，以氩气作为保护性气氛，以10℃每分钟的升温速率升至700℃，保温2小时，以5℃每分钟的速度程序降温，制得Cu-石墨烯/铝复合粉末。本方法利用盐模板法和管式炉退火制备了Cu-石墨烯杂聚体/Al复合材料，利用石墨烯上负载的铜金属纳米颗粒与铝基体反应生成金属间化合物以改善在复合过程中铝与碳之间不润湿的现状，提高界面结合性，并且实现了对铝基体的强化，对于高强轻质铝材在结构材料中的应用有着较好的前景。附图说明：图1为本专利技术实施例1、2、3所制得的Cu-石墨烯/Al复合材料的XRD照片。图2为本专利技术实施例3所制得的Cu-石墨烯杂聚体扫描照片。图3为本专利技术实施例1所制得的Cu-石墨烯/Al复合材料的扫描照片。图4为本专利技术实施例2所制得的Cu-石墨烯/Al复合材料的扫描照片。图5为本专利技术实施例3所制得的Cu-石墨烯/Al复合材料的扫描照片。图6为本专利技术实施例3所制得的Cu-石墨烯/Al复合材料的铝碳界面透射面扫照片，a图为原始透射形貌图，b、c、d、e分别为碳、氧、铝、铜的元素分布图。具体实施方式：下面结合具体实施例进一步说明本专利技术，并不限制本专利技术。实施例1(1)将1.2g三水合硝酸铜、2.05g葡萄糖、40g氯化钠置于去离子水中磁力搅拌6小时，将所得的混合溶液置于冰箱中48h，将冻实的溶液置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到前驱体复合粉末；将所得的前驱体复合粉末置于750℃，氩氢气氛中还原煅烧2小时，最后水洗:除去氯化钠得到Cu-石墨烯杂聚体，如图1所示。(2)将所得的Cu-石墨烯杂聚体和纯铝按照1：10的比例混合，置于管式炉中，充入氩气及氢气作为保护气氛。在管式炉中经过600℃，2小时保温，得到Cu-石墨烯/Al的复合材料。(3)将所得的复合材料经过XRD、SEM表征，分析其界面产物。其XRD物相分析图如图1所示，其扫描图如图3所示。本实验所制备的Cu-石墨烯/Al复合材料无界面产物生成。实施例2(1)将1.2g六水合硝酸镍、2.05g葡萄糖、40g氯化钠置于去离子水中磁力搅拌6小时，将所得的混合溶液置于冰箱中48h，将冻实的溶液置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到前驱体复合粉末；将所得的前驱体复合粉末置于750℃，氩氢气氛中还原煅烧2小时，最后水洗:除去氯化钠得到Cu-石墨烯杂聚体，如图1所示。(2)将所得的Cu-石墨烯杂聚体和纯铝按照1：10的比例混合，置于管式炉中，充入氩气及氢气作为保护气氛。在管式炉中经过650℃，2小时保温，得到Cu-石墨烯/Al的复合材料。(3)将所得的复合材料经过XRD、SEM表征，分析其界面产物。其XRD物相分析图如图1所示，其扫描图如图4所示。本实验所制备的Cu-石墨烯/Al复合粉末无界面产物生成。实施例3(1)将2g三水合硝酸铜、4g葡萄糖、60g氯化钠置于去离子水中磁力搅拌6小时，将所得的混合溶液置于冰箱中48h，将冻实的溶液置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到前驱体复合粉末；将所得的前驱体复合粉末置于750℃，氩氢气氛中还原煅烧2小时，最后水洗:除去氯化钠得到Cu-石墨烯杂聚体，如图1所示。(2)将所得的Cu-石墨烯杂聚体和纯铝按照1：10的比例混合，置于管式炉中，充入氩气及氢气作为保护气氛。在管式炉中经过700℃，2小时保温，得到Cu-石墨烯/Al的复合粉末。(3)将所得的复合粉末经过XRD、SEM、STEM表征，分析其界面产物。其XRD物相分析图如图2所示，其扫描图如图5所示，透射分析图如图6所示。本专利技术所制备的Cu-石墨烯/Al复合材料有界面产物Al2Cu生成，提高了铝碳之间的界面浸润性，形成了较好的界面结合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法,步骤如下：(1)Cu‑石墨烯杂聚体的制备：将三水合硝酸铜、葡萄糖和氯化钠按照(1～3)：(1～5)：(40～60)的质量配比混合均匀于去离子水中，将混合均匀的溶液置于‑20℃的环境中48h，采用冷冻干燥技术，获得前驱体粉末，利用化学气相沉积，煅烧还原，再用去离子水洗去氯化钠模板获得Cu‑石墨烯杂聚体。(2)Cu‑石墨烯/铝基复合粉末的界面浸润：将获得的Cu‑石墨烯杂聚体与纯铝粉按照质量比1:10的比例混合后置入管式炉中，以氩气作为保护性气氛，以10℃每分钟的升温速率升至700℃，保温2小时，以5℃每分钟的速度程序降温，制得Cu‑石墨烯/铝复合粉末。

【技术特征摘要】
1.一种改善石墨烯与纯铝的界面浸润性的方法,步骤如下：(1)Cu-石墨烯杂聚体的制备：将三水合硝酸铜、葡萄糖和氯化钠按照(1～3)：(1～5)：(40～60)的质量配比混合均匀于去离子水中，将混合均匀的溶液置于-20℃的环境中48h，采用冷冻干燥技术，获得前驱体粉末，利用化学气相沉积，煅烧还原，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春年，王杰，赵乃勤，师春生，刘恩佐，何芳，马丽颖，李群英，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12