A simple, fast, scalable and environmentally friendly method for producing graphene reinforced inorganic matrix composites directly from graphite materials is provided. The methods include: (a) mixing graphite particles and inorganic solid carrier particles to form a mixture in an impact chamber of an energy impact device; (b) mixing graphite particles with inorganic solid carrier particles to form a mixture; The energy impacting device is operated for a period of time at a certain frequency and intensity, which is sufficient to strip graphene sheets from the graphite material and transfer the graphene sheets to the surface of solid inorganic material particles to generate graphene coated or graphene embedded inorganic particles in the interior of the impacting chamber; and (c) to strip graphene sheets from the graphite material and transfer the graphene sheets to the surface of solid inorganic material Graphene coated or graphene embedded inorganic particles are formed into the graphene reinforced inorganic matrix composites. Blocks of graphene-coated or graphene-embedded inorganic particles produced by this method are also provided.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】石墨烯增强的无机基质复合材料的无化学品式生产相关申请的交叉引用本申请要求2016年2月9日提交的美国专利申请号14/998729的优先权，所述专利申请通过援引方式并入本文。
本专利技术涉及一种生产石墨烯材料的方法、且具体地涉及生产石墨烯增强的无机基质复合材料的环境友好且有成本效益的方法。
技术介绍
单层石墨烯片由占据二维六方晶格的碳原子构成。多层石墨烯是由多于一个石墨烯平面构成的片晶。单独的单层石墨烯片和多层石墨烯片晶在本文中统称为纳米石墨烯片晶(NGP)或石墨烯材料。NGP包括原始石墨烯(基本上99％的碳原子)、微氧化石墨烯(按重量计<5％的氧)、氧化石墨烯(按重量计≥5％的氧)、微氟化石墨烯(按重量计<5％的氟)、氟化石墨烯((按重量计≥5％的氟)、其他的卤化石墨烯、氢化石墨烯、以及化学官能化石墨烯。已发现NGP具有一系列不寻常的物理、化学和机械特性。例如，发现石墨烯展现出所有现有材料的最高固有强度和最高热导率。尽管未预想石墨烯的实际电子器件应用(例如，代替Si作为晶体管中的主干)在未来5-10年内发生，但其作为复合材料中的纳米填料以及储能器件中的电极材料的应用即将到来。大量可加工的石墨烯片的可用性对于成功开发石墨烯的复合材料、能量和其他应用是至关重要的。我们的研究小组最先发现石墨烯[B.Z.Jang和W.C.Huang,“Nano-scaledGraphenePlates[纳米级石墨烯板]”,2002年10月21提交的美国专利申请号10/274,473；现为美国专利号7,071,258(07/04/2006)]。最近，我们...
【技术保护点】
1.一种直接从石墨材料生产石墨烯增强的无机基质复合材料的方法，所述方法包括：a)在能量撞击装置的撞击室中将多个石墨材料颗粒和多个固体无机材料颗粒混合以形成混合物，其中所述石墨材料从未进行插层、氧化或膨化并且不包括先前产生的孤立的石墨烯片；b)以一定频率和强度将所述能量撞击装置操作一段时间，所述时间足够将石墨烯片从所述石墨材料转移到所述固体无机材料颗粒的表面以在所述撞击室内部产生石墨烯涂覆的无机颗粒；并且c)将所述石墨烯涂覆的无机颗粒成形为所述石墨烯增强的无机基质复合材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 US 14/998,7291.一种直接从石墨材料生产石墨烯增强的无机基质复合材料的方法，所述方法包括：a)在能量撞击装置的撞击室中将多个石墨材料颗粒和多个固体无机材料颗粒混合以形成混合物，其中所述石墨材料从未进行插层、氧化或膨化并且不包括先前产生的孤立的石墨烯片；b)以一定频率和强度将所述能量撞击装置操作一段时间，所述时间足够将石墨烯片从所述石墨材料转移到所述固体无机材料颗粒的表面以在所述撞击室内部产生石墨烯涂覆的无机颗粒；并且c)将所述石墨烯涂覆的无机颗粒成形为所述石墨烯增强的无机基质复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其中多个撞击球或介质被添加到所述能量撞击装置的所述撞击室中。3.如权利要求2所述的方法，其中在将所述石墨烯涂覆的无机颗粒成形为所述石墨烯增强的无机基质复合材料的步骤(c)之前，使用磁体来使所述撞击球或介质与所述石墨烯涂覆的无机颗粒分离。4.如权利要求1所述的方法，其中所述撞击室进一步在其中含有保护流体。5.如权利要求1所述的方法，其中所述固体无机材料选自铁、铜、铝、铅、锡、锌、铟、铱、钒、锰、镍、氧化锆、锝、银、硅、镉、金、铂、铌、钼、铬、锰、钴、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氮化硼、钠钙玻璃、含铅玻璃、含硅铝酸盐玻璃、含亚碲酸盐玻璃、含锑玻璃、含砷酸盐玻璃、含钛酸盐玻璃、含钽铁矿玻璃、基于硼硅酸盐的玻璃、二氧化硅、高二氧化硅含量玻璃、无定形二氧化硅、石英、熔凝石英、氧化铝、氧化铍、二氧化铈、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、碳化硅、金刚石、其合金、或其组合。6.如权利要求1所述的方法，其中所述固体无机材料选自钛酸锆钡、钛酸锶(ST)、钛酸钙(CT)、钛酸镁(MT)、钛酸钙镁(CMT)、钛酸锌(ZT)、钛酸镧(TLT)和钛酸钕(TNT)、锆酸钡(BZ)、锆酸钙(CZ)、铌酸铅镁(PMN)、铌酸铅锌(PZN)、铌酸锂(LN)、锡酸钡(BS)、锡酸钙(CS)、硅酸镁铝、硅酸镁、钽酸钡、二氧化钛、氧化铌、氧化锆、二氧化硅、蓝宝石、氧化铍和钛酸锆锡、氧化铟锡(ITO)、镧掺杂的钛酸锶(SLT)、钇掺杂的钛酸锶(SYT)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、钆掺杂的二氧化铈(GDC)、镧锶镓镁酸盐(LSGM)、β氧化铝、锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BT)、钛酸锶(ST)、石英、铁氧体、碳酸锶、亚锰酸镧锶、及其组合。7.如权利要求1所述的方法，其中所述固体无机材料颗粒包括具有从10nm至10mm直径或厚度的粉末、薄片、珠粒、粒料、球体、线材、纤维、长丝、圆盘、带或棒。8.如权利要求7所述的方法，其中所述直径或厚度为从1μm至100μm。9.如权利要求1所述的方法，其中所述固体无机载体材料包括可以在熔化温度之上熔化的微米级或纳米级颗粒，并且所述方法包括熔化所述固体无机载体材料以形成所述无机基质复合材料的步骤。10.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨材料选自天然石墨、合成石墨、高度取向的热解石墨、石墨纤维、石墨纳米纤维、氟化石墨、化学改性石墨、中间相碳微球、部分结晶的石墨、或其组合。11.如权利要求1所述的方法，其中所述能量撞击装置为振动球磨机、行星式球磨机、高能研磨机、篮式研磨机、带搅拌器的球磨机、低温球磨机、微球磨机、滚筒式球磨机、连续球磨机、搅拌球磨机、加压球磨机、等离子体辅助球磨机、冷冻研磨机、振动筛、珠研磨机、纳米珠研磨机、超声均浆研磨机、离心行星式混合器、真空球磨机或共振声混合器。12.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)包括熔化所述无机颗粒以形成在其中分散有石墨烯片的熔体混合物、将所述熔体混合物成形为期望的形状并且将所述形状固化成所述石墨烯增强的无机基质复合材料。13.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)包括熔化所述无机颗粒以形成在其中分散有石墨烯片的熔体混合物并且将所述混合物挤出成棒状形式或片状形式、将所述混合物纺成纤维形式、将所述混合物喷成粉末形式、或者将所述混合物浇铸成铸锭形式。14.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)包括将所述石墨烯涂覆的...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿茹娜·扎姆，张博增，
申请(专利权)人：纳米技术仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。