一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于复合铝片制备技术领域，公开了一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用，所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法包括：将铝片置于稀盐酸中进行浸泡得到纯净的铝片；将纯净的铝片置于多巴胺水溶液中，浸泡，清洗得到修饰后的铝片；将修饰后的铝片置于氧化石墨烯水分散液中，浸泡，清洗得到石墨烯复合铝片；将石墨烯水凝胶辊涂在石墨烯复合铝片的表面，晾干，形成石墨烯凝胶涂层，得到高性能石墨烯复合铝片。本发明专利技术将切割后的铝片置于稀盐酸溶液中进行浸泡，得到的铝片更纯净；在铝片上进行复合石墨烯的覆盖以及辊涂石墨烯水凝胶涂层，石墨烯的散热性能好，钻孔时可减少发热，提高钻孔精度，减少毛刺，降低钻头温度。降低钻头温度。降低钻头温度。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合铝片制备
，尤其涉及一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前：近年来，随着航空航天技术、电子通讯技术、高速交通领域等迅猛发展，对更优的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等多方面、高性能的功能材料需求日益强烈，传统的单一金属材料已经很难以满足一部分重要领域的使用，复合材料的研制已成为发展的必然趋势。
[0003]石墨烯是一种具备极强、极轻、极高韧性以及良好导电性的只有一层原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，能够吸附和脱附各种原子和分子，因此，这种材料在材料科学与工程领域具有很大的发展前景。然而目前对于石墨烯
‑
氧化铝的复合涂层制备研究较少，主要因为石墨烯尺寸较小，比表面积大，自身容易发生团聚，且石墨烯与金属铝基间难以紧密结合形成复合涂层。这些问题严重影响了金属基和复合材料的性能。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：石墨烯尺寸较小，比表面积大，自身容易发生团聚，且石墨烯与金属铝基间难以紧密结合形成复合涂层，严重影响了金属基和复合材料的性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种高性能石墨烯复合铝片的制备方法，所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤一，按照规划尺寸进行铝片的切割，利用80#～120#的砂纸对切割后的铝片进行切割面的打磨，得到表面光滑的铝片；将得到的表面光滑的铝片置于稀盐酸中进行浸泡，浸泡时间为1
‑
2min，取出得到纯净的铝片；在Tris
‑
HCl缓冲溶液中加入盐酸多巴胺，进行多巴胺水溶液的配制；将纯净的铝片置于多巴胺水溶液中，浸泡15
‑
25min后将取出铝片，使用去离子水进行清洗，得到修饰后的铝片；
[0008]步骤二，获取鳞片石墨，使用去离子水进行鳞片石墨的清洗，并对烘干表面水分；设定温度为20
‑
25℃，压力为60
‑
70MPa，对鳞片石墨进行压制，得到片状石墨；将片状石墨置于硝酸锂与草酸的混合溶液中，浸泡30
‑
40min，取出；将片状石墨放入膨化室内，封闭盖板；抽出膨化室内的空气，使膨化室内成为压力在
‑
0.1MPa以下的真空状态；选用正己烷作为膨化剂，向膨化室内喷入正己烷蒸汽，正己烷蒸汽温度控制在130
‑
140℃，膨化室内压力控制在0.1
‑
1MPa，使正己烷蒸汽浸渍石墨保持30min以上；
[0009]步骤三，等正己烷蒸汽充分浸渍石墨后，保持膨化室内温度恒定，排放出多余的正己烷蒸汽，再往膨化室内喷入水蒸气，使正己烷浸渍过的石墨膨胀，膨化室内的水蒸气压力
控制在0.2
‑
0.8MPa，当膨化室温度升至160℃，则停止进水蒸气；排出膨化室内的冷凝物和正己烷，并分离回收；再将膨化室抽真空至压力在
‑
0.1MPa以下，用惰性气体吹扫置换出膨化室内残余正己烷和水蒸气，并使膨化后的石墨干燥；待膨化室自然冷却至常温，打开膨化室，泄压至常压，即可得到可膨化的微纳米石墨；
[0010]步骤四，将可膨化的微纳米石墨置于甲醇溶液中进行10
‑
20min浸泡，超声 30
‑
35min，滤除浸泡液中的固体，保留浸泡液；在浸泡液中加入还原糖进行还原，后置于
‑
20℃环境下进行真空冷冻干燥，粉碎，氧化石墨烯粉末；将制备的氧化石墨烯粉末以20
‑
30kHz的频率，超声分散至去离子水中，所述超声分散的时间为3
‑
5min；得到氧化石墨烯水分散液，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为 10
‑
16mg/ml；
[0011]步骤五，将修饰后的铝片置于步骤四得到的氧化石墨烯水分散液中，进行 1
‑
2h浸泡后，将铝片取出，使用去离子水对铝片清洗3次，即可得到石墨烯复合铝片；将氧化石墨烯粉末和环氧树脂粉末超声分散至去离子水中，得到氧化石墨烯
‑
环氧树脂水分散液；将还原剂分散于氧化石墨烯
‑
环氧树脂水分散液中，形成混合分散液；对混合分散液体系的pH值进行调节，调节混合分散液体系的 pH值为6
‑
9；
[0012]步骤六，将调节好pH值的混合分散液在50
‑
80℃环境下反应2
‑
3h，取出反应产物，利用清洗洗涤，得到石墨烯水凝胶；将石墨烯水凝胶辊涂在石墨烯复合铝片的表面，所述辊涂的速度为5m/min；辊涂温度为：85℃5min，120℃5min， 145℃5min，90℃3min；晾干，形成石墨烯凝胶涂层，得到高性能石墨烯复合铝片。
[0013]进一步，步骤一中，所述多巴胺水溶液的浓度为1
‑
2mg/ml。
[0014]进一步，步骤一中，所述Tris
‑
HCl缓冲溶液的pH为8.5。
[0015]进一步，步骤五中，所述还原剂为硫酸亚铁、水合肼、抗坏血酸、抗坏血酸钠、硼氢化钠中的一种或是多种的组合物。
[0016]进一步，步骤六中，所述石墨烯水凝胶的孔径为10
‑
20nm。
[0017]进一步，步骤六中，所述石墨烯凝胶涂层的厚度为10
‑
30μm。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法制备得到的高性能石墨烯复合铝片，所述高性能石墨烯复合铝片由铝片、石墨烯凝胶涂层组成。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种所述高性能石墨烯复合铝片在航空航天中的应用。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种所述高性能石墨烯复合铝片在汽车零部件中的应用。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种所述高性能石墨烯复合铝片在电器零部件中的应用。
[0022]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术将切割后的铝片置于稀盐酸溶液中进行浸泡，可以实现铝片表面氧化铝薄膜的消除，得到的铝片更纯净；使用多巴胺水溶液进行铝片的表面修饰，修饰效果更佳；在铝片上进行复合石墨烯的覆盖以及辊涂石墨烯水凝胶涂层，石墨烯的散热性能好，钻孔时可减少发热，提高钻孔精度，减少毛刺，降低钻头温度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例提供的高性能石墨烯复合铝片的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能石墨烯复合铝片的制备方法，其特征在于，所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法包括以下步骤：步骤一，按照规划尺寸进行铝片的切割，利用80#～120#的砂纸对切割后的铝片进行切割面的打磨，得到表面光滑的铝片；将得到的表面光滑的铝片置于稀盐酸中进行浸泡，浸泡时间为1
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2min，取出得到纯净的铝片；在Tris
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HCl缓冲溶液中加入盐酸多巴胺，进行多巴胺水溶液的配制；将纯净的铝片置于多巴胺水溶液中，浸泡15
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25min后将取出铝片，使用去离子水进行清洗，得到修饰后的铝片；步骤二，获取鳞片石墨，使用去离子水进行鳞片石墨的清洗，并对烘干表面水分；设定温度为20
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25℃，压力为60
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70MPa，对鳞片石墨进行压制，得到片状石墨；将片状石墨置于硝酸锂与草酸的混合溶液中，浸泡30
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40min，取出；将片状石墨放入膨化室内，封闭盖板；抽出膨化室内的空气，使膨化室内成为压力在
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0.1MPa以下的真空状态；选用正己烷作为膨化剂，向膨化室内喷入正己烷蒸汽，正己烷蒸汽温度控制在130
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140℃，膨化室内压力控制在0.1
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1MPa，使正己烷蒸汽浸渍石墨保持30min以上；步骤三，等正己烷蒸汽充分浸渍石墨后，保持膨化室内温度恒定，排放出多余的正己烷蒸汽，再往膨化室内喷入水蒸气，使正己烷浸渍过的石墨膨胀，膨化室内的水蒸气压力控制在0.2
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0.8MPa，当膨化室温度升至160℃，则停止进水蒸气；排出膨化室内的冷凝物和正己烷，并分离回收；再将膨化室抽真空至压力在
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0.1MPa以下，用惰性气体吹扫置换出膨化室内残余正己烷和水蒸气，并使膨化后的石墨干燥；待膨化室自然冷却至常温，打开膨化室，泄压至常压，即可得到可膨化的微纳米石墨；步骤四，将可膨化的微纳米石墨置于甲醇溶液中进行10
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20min浸泡，超声30
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35min，滤除浸泡液中的固体，保留浸泡液；在浸泡液中加入还原糖进行还原，后置于
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20℃环境下进行真空冷冻干燥，粉碎，氧化石墨烯粉末；将制备的氧化石墨烯粉末以20
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30kHz的频率，超声分散至去离子水中，所述超声分散的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹向东，
申请(专利权)人：广东中晨电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：