本发明专利技术公开了一种石墨‑石墨烯‑金属复合材料的制备方法，包括步骤：(1)在铜箔上沉积石墨烯，并将多层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜‑石墨烯复合层；使得所述铜‑石墨烯复合层厚度在1mm至8mm；(2)制备铜‑石墨复合层：将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平，形成所述铜‑石墨复合层；其厚度在1mm至10mm之间；(3)将铜‑石墨烯复合层与铜‑石墨复合层相间堆叠并热压烧结，形成本发明专利技术提供的石墨‑石墨烯‑金属复合材料。本发明专利技术提供的石墨‑石墨烯‑金属复合材料的制备方法，通过叠加复合导热性能和导电性能优异的结构层，形成导热通道和导电通道互不影响的结构化各向异性材料，同时由于金属基相同，结构层之间结合紧密，整体机械性能、加工性能良好，复合材料整体表现出优异的导热、导电性能，能满足现代电子工业化的需求。
A preparation method of graphite graphene metal composite
【技术实现步骤摘要】
一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法
本专利技术属于金属基复合材料领域，更具体地，涉及一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法。
技术介绍
随着电子器件以及产品日益高度集成、高运算，能耗功率随之倍增，因此散热成为制约电子元器件高可靠性正常工作和使用寿命的关键因素，目前广泛应用的金属导热体已经无法满足电子行业高集成化散热的需要，柔软轻便高强度的新型的高导热导电的复合石墨膜成为高集成、高功率、高性能的电子元器件散热的迫切需要。目前一般是将高导热和高导电分开进行提高性能，比如石墨-金属复合材料能达到很高的热导率，石墨烯-金属复合材料能达到很高的导电性，但目前没有一款能满足导热和导电两种特性高的复合材料。材料本身的特性，目前没有同时具有高导电和高导热的材料，因为导电主要是电子云的迁移，而导热主要是由于导热是依靠材料中的电子、原子、分子和晶格热运动来传递热量，金属导热主要依靠自由电子的热运动。目前导热导电好的材料为金属材料，金属热导率范围在2.3～420W/(m·K)，银是420W/(m·K)。但纯金属内加入其他元素成为合金后，由于这些元素的嵌入，严重阻碍自由电子的运动，使热导率大大下降。例如纯铜的λ＝398W/(m·K)，加人30％的锌后纯铜变成黄铜，λ仅为109W(m·K)由于材料本身的特性以及导电和导热机理的不同，导致了目前没有一款材料可以同时满足高导电和高导热。目前导热最好的是金刚石，导电最好的是金、银、铜。但是金、银的价格比较贵。最小热阻力法则：热量在物体内传递时，热流会沿热阻力最小的通道传递，或通道在流时呈最小热阻力状态，相应态通道的总热阻即为最小热阻。这规律就象水会沿水阻力最小的通道流动，电会沿电阻力最小的通道穿流一样，属于自然界的最小阻力法则，也称并联法则。本领域迫切需要一种二者结合的复合材料，既能满足高导热，也能满足高导电的复合材料。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种石墨-石墨烯-金属复合的高导热、高导电材料，其目的在于通过结构化的正交各向异性材料，构建几乎没有相互影响的导热、导电通道，从而同时提高材料的导热、导电性能，由此解决现有技术的导热、导电性能不能同时保持较高水平的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在铜箔上沉积石墨烯，并将多层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层；使得所述铜-石墨烯复合层厚度在1mm至8mm，优选1mm至3mm；(2)制备铜-石墨复合层：将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平，形成所述铜-石墨复合层；其厚度在1mm至10mm之间，优选1mm至3mm；(3)将步骤(1)中获得的铜-石墨烯复合层与步骤(2)中获得的铜-石墨复合层相间堆叠并热压烧结，形成本专利技术提供的石墨-石墨烯-金属复合材料。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(1)并将40-350层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其所述用于形成所述铜-石墨烯复合层的厚度在20μm至30μm之间。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其所述用于形成所述铜-石墨复合层的石墨片所述镀铜的石墨粉表面镀层厚度在0.1μm至0.3μm；所述镀铜的石墨粉的平均直径在400μm至1000μm之间，所述石墨粉体的厚度为10μm至50μm，长径比在20-80之间。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(2)将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平后预烧结，形成所述铜-石墨复合层。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(2)所述镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平后，通过震荡使得所述镀有铜的石墨片取向一致。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(2)将所述镀铜的石墨片与铜粉混合后，在两层金属铜箔之间铺平；所述铜箔厚度优选在20μm-100μm。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(3)在铜-石墨烯复合层与铜-石墨复合层之间铺设铜箔堆叠；所述铜箔厚度优选在10μm-20μm。优选地，所述石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其步骤(3)所述热压烧结具体步骤如下：热压炉的压力为40-60MPa，抽真空度约为10-220Pa，升温速率为5-15℃/min，升温至850-1050℃，保温20-120min进行烧结，然后自然冷却后取出样品。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种石墨-石墨烯-金属复合材料，其按照本专利技术提供的石墨-石墨烯-金属复合材料制备方法制备；优选地，所述复合材料沿平行于X-Y方向的热导率500-650W/m·K，电阻率1.62-1.65(μΩ·cm)。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术提供的石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，通过叠加复合导性能和导电性能高优异的结构层，形成导热通道和导电通道互不影响的结构化各向异性材料，同时由于金属基相同，结构层之间结合紧密，整体机械性能、加工性能良好，复合材料整体表现出优异的导热、导电性能，能满足现代电子工业化的需求；优选方案，通过不同的方法提高了结构层的形态规程成都，进一步提高了材料的导电、导热性能。本专利技术简单快速、成本低、适合复杂形状的制备且适宜大规模推广。附图说明图1是本专利技术实施例1制备高导热高导电复合材料的结构示意图；图2是本专利技术实施例2制备高导热高导电复合材料的结构示意图；图3是本专利技术实施例3制备高导热高导电复合材料的结构示意图；图4是本专利技术实施例4用于制备高导热高导电复合材料的设备示意图；图5是本专利技术实施例4制备高导热高导电复合材料的设备示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备铜-石墨烯复合层：在铜箔上沉积石墨烯，并将多层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层；使得所述铜-石墨烯复合层厚度在1mm至8mm，优选1mm-3mm；所述铜箔厚度在20μm至30μm，所述多层优选为40-350层，优选40层至120层。(2)制备铜-石墨复合层：将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平，优选平铺后预烧结，形成所述铜-石墨复合层；其厚度在1mm至10mm之间，优选1mm至3mm；所述镀铜的石墨粉表面镀层厚度在0.1μm至0.3μm；所述镀铜的石墨粉的平均直径优选在400μm至1000μm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)在铜箔上沉积石墨烯，并将多层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层；使得所述铜-石墨烯复合层厚度在1mm至8mm，优选1mm至3mm；/n(2)制备铜-石墨复合层：将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平，形成所述铜-石墨复合层；其厚度在1mm至10mm之间，优选1mm至3mm；/n(3)将步骤(1)中获得的铜-石墨烯复合层与步骤(2)中获得的铜-石墨复合层相间堆叠并热压烧结，形成本专利技术提供的石墨-石墨烯-金属复合材料。/n
【技术特征摘要】
1.一种石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在铜箔上沉积石墨烯，并将多层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层；使得所述铜-石墨烯复合层厚度在1mm至8mm，优选1mm至3mm；
(2)制备铜-石墨复合层：将镀铜的石墨片与铜粉混合均匀并铺平，形成所述铜-石墨复合层；其厚度在1mm至10mm之间，优选1mm至3mm；
(3)将步骤(1)中获得的铜-石墨烯复合层与步骤(2)中获得的铜-石墨复合层相间堆叠并热压烧结，形成本发明提供的石墨-石墨烯-金属复合材料。
2.如权利要求1所述的石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)并将40-350层所述沉积有石墨烯层的铜箔叠加在一起，形成所述铜-石墨烯复合层。
3.如权利要求1所述的石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述用于形成所述铜-石墨烯复合层的厚度在20μm至30μm之间。
4.如权利要求1所述的石墨-石墨烯-金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述用于形成所述铜-石墨复合层的石墨片所述镀铜的石墨粉表面镀层厚度在0.1μm至0.3μm；所述镀铜的石墨粉的平均直径在400μm至1000μm之间，所述石墨粉体的厚度为10μm至50μm，长径比在20-80之间。
5.如权利要求1所述的石墨-石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋芳，白华，蒋鼎，陈礼庚，熊良明，罗杰，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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