一种制备铜/石墨烯复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备铜/石墨烯复合材料的方法，步骤如下：（1）将石墨烯/Cu(Gr/Cu) 纳米微粒添加到铜粉中，经真空球磨制备复合粉体；（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，经真空热压烧结，制备目的产物。本发明专利技术制备工艺简单，实现了石墨烯与铜的有效复合解决了石墨烯与Cu基体之间浸润性差的问题，该工艺能够实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料领域，具体地讲，本专利技术涉及一种利用真空热压烧结技术制备铜/石墨烯复合材料的方法。
技术介绍
石墨烯是一种单层蜂窝状二维碳材料，石墨烯中碳原子紧密堆积且具有晶体结构，其晶体薄膜的厚度仅有0.335nm,是构建碳材料的基本单元[王文荣，周玉修，李铁，王跃林，谢晓明.高质量大面积石墨烯的化学气相沉积制备方法研究，物理学报，2012(3)，518-524]。石墨烯具有许多优异的物理化学性质，包括其具有超高的强度、导电率、热导率和摩擦学性能[JinshanLin,LiweiWang,GuohuaChen.ModificationofGrapheneplateletsandtheirtribologicalpropertiesasalubricantadditive,Tribol.Lett.2011(41),209-215]。人们为了获得综合性能优异的新材料，一般将石墨烯与其他材料复合[SukeunPark,SeokKim,EffectofcarbonblacksfilleradditiononelectrochemicalbehaviorsofCo3O4/graphenenanosheetsasasupercapacitorelectrodes,ElectrochimicaActa,89,2013,516-522]。由于石墨烯的化学惰性，石墨烯与其他材料复合时容易团聚。项目申请人利用原位还原技术制备纳米尺度石墨烯/Cu复合粉体，解决了石墨烯与Cu的浸润性问题[ZhengfengJia,TiedanChen,JieWang,JunjieNi,HuaiyongLi,XinShao,Synthesis,characterizationandtribologicalpropertiesofCu/reducedgrapheneoxidecomposites,TribologyInternational88(2015)17-24]。本专利技术以纳米石墨烯/Cu复合微粒和铜粉为原料，通过球磨技术和真空热压烧结技术制备铜/石墨烯复合材料。该专利技术有望应用于高强高导电电接触材料等领域。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种球磨技术和真空热压烧结技术制备铜/石墨烯复合材料的方法。本专利技术通过如下措施来实现：一种制备铜/石墨烯复合材料的方法，步骤如下：（1）将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒添加到铜粉中，经真空球磨制备复合粉体；（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，经真空热压烧结，制备目的产物。所述的方法，优选的方案是，步骤（1）所述石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒的含量是0-30wt.%（优选的方案是1.0wt.%）。所述的方法，优选的方案是，步骤（1）所述Cu粉的直径20-50μm（优选30μm）。所述的方法，优选的方案是，步骤（1）球磨速度100-500r/min，(优选300r/min)。所述的方法，优选的方案是，步骤（1）球磨时间24小时，每运行10min间歇30min。所述的方法，优选的方案是，步骤（1）球磨罐内压力0-1Pa，(优选0.01Pa)。所述的方法，优选的方案是，步骤（2）所述真空热压烧结技术，热压烧结环境为真空状态，压力为0-1Pa，(优选0.001Pa)。所述的方法，优选的方案是，步骤（2）所述真空热压烧结技术，加热温度为600-1000℃，(优选800℃)。所述的方法，优选的方案是，步骤（2）所述真空热压烧结技术，施加压力60-100MPa，(优选80MPa)。所述的方法，优选的方案是，步骤（2）所述真空热压烧结技术，保温保压时间10-60min，(优选30min)。本专利技术球磨技术和真空热压烧结技术制备铜/石墨烯复合材料。本专利技术制备工艺简单，实现了石墨烯与铜的有效复合解决了石墨烯与Cu基体之间浸润性差的问题，该工艺能够实际应用。附图说明图1是实施例1所得铜/石墨烯复合材料金相照片。图2实施例3所得铜/石墨烯复合材料导电率。具体实施方式下面结合实施例详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不限于此。实施例中所用原料皆为市售商品，原料易得。若工业化实施，等比例放大即可。本专利技术的一般操作：利用一种球磨技术和真空热压烧结技术制备铜/石墨烯复合材料的方法。（1）将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒添加到铜粉中，利用真空球磨技术制备复合粉体。（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，利用真空热压烧结技术，制备目的产物。实施例1：将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒1g添加到50g铜粉中，利用真空球磨技术得到复合粉体，球磨机转速300r/min，运行10min暂停30min，罐内压力0.01Pa，球磨时间24小时。（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，环境压力0.001Pa，烧结温度600℃，烧结压力80MPa，保温时间30min，得到目的产物。图1是实施例1所得铜/石墨烯复合材料金相照片，发现石墨烯与Cu基体发生复合。实施例2：将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒0.5g添加到50g铜粉中，利用真空球磨技术得到复合粉体，球磨机转速200r/min，运行10min暂停30min，罐内压力0.01Pa，球磨时间24小时。（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，环境压力0.001Pa，烧结温度800℃，烧结压力70MPa，保温时间30min，得到目的产物。实施例3：将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒1g添加到50g铜粉中，利用真空球磨技术制备复合粉体，球磨机转速25000r/min，运行10min暂停30min，罐内压力0.01Pa，球磨时间24小时。（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，利用环境压力0.001Pa，烧结温度400℃，烧结压力90MPa，保温时间60min，得到目的产物。图2实施例3所得铜/石墨烯复合材料导电率。本专利技术的完成是基于山东省自然科学基金（No：ZR2013EMM010）；国家自然科学基金（No.51172102）；山东省教育厅高等学校科技计划（J15LA60）；中科院兰州化物所固体润滑国家重点实验室开放课题（LSL-1504）资助完成。应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本专利技术的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本专利技术所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铜/石墨烯复合材料的方法，其特征是，步骤如下：（1）将石墨烯/Cu(Gr/Cu) 纳米微粒添加到铜粉中，经真空球磨制备复合粉体；（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，经真空热压烧结，制备目的产物。

【技术特征摘要】
1.一种制备铜/石墨烯复合材料的方法，其特征是，步骤如下：
（1）将石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒添加到铜粉中，经真空球磨制备复合粉体；
（2）将经球磨的复合粉体转移到真空热压烧结装置，经真空热压烧结，制备目的产物。
2.权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）所述石墨烯/Cu(Gr/Cu)纳米微粒的含量
是0-30wt.%，优选的方案是1.0wt.%。
3.权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）所述Cu粉的直径20-50μm，优选30μm。
4.权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）球磨速度100-500r/min，优选300r/min。
5.权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）球磨时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾正锋，张汪阳，邵鑫，倪俊杰，黄宝绪，赵利民，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：山东;37