基于固态碳源的高导电石墨烯金属复合材料制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于石墨烯制备技术领域，具体涉及基于固态碳源的高导电石墨烯金属复合材料制备装置，所述制备装置包括：生长腔室，生长腔室连通有进样室和热压腔室，且位于所述进样室和热压腔室之间；进样室设置有固态碳源进样机构和金属基材进样机构，生长腔室设置有第一加热机构，热压腔室设置有热压机构和第二加热机构；及用于向进样室、生长腔室和热压腔室通入辅助气体的辅助气体气路机构。采用该装置生产石墨烯金属层状复合材料，固态碳源能够通过固态碳源进样机构进入进样室内，在较低温度下裂解为石墨烯成核生长所需的含碳活性基团，从而降低石墨烯生长所需要的温度，加快石墨烯生长速度，缩短生长时间，降低能耗，提高产能。提高产能。提高产能。

High conductivity graphene metal composite preparation device based on solid carbon source

【技术实现步骤摘要】
基于固态碳源的高导电石墨烯金属复合材料制备装置


[0001]本技术属于石墨烯制备
，具体涉及基于固态碳源的高导电石墨烯金属复合材料制备装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着机械、电子、轨道交通的迅猛发展，对宽温域高强、高导电、高导热成型材料的需求日益强烈。单质材料已难以满足实际生产需要，材料向复合化方向发展已成为必然趋势。
[0003]铜基复合材料具备良好的导电性、导热性、耐腐蚀性及易成型等优点，广泛应用于能源、汽车、化工、航空航天、船舶、建筑、电器、电子等领域。铜及铜合金的强度低，然而，大多数情况下，在提高铜(或铜合金)强度的同时，易导致其导电性能的下降。因此，如何有效解决铜(或铜合金)强度与导电性能的矛盾，是现阶段亟需解决的技术问题。
[0004]石墨烯作为一种新型材料，具有典型的原子级别厚度的二维晶体结构，由碳原子通过sp2杂化轨道结合而成，其基本结构单元为苯六元碳环。晶格中的π电子能够在石墨烯平面内自由移动，故而石墨烯具备优异的导电性；此外，石墨烯还具备优异的导热性，极强的力学性能。
[0005]为解决铜(或铜合金)强度与导电性能的矛盾，人们尝试向铜基材中加入石墨烯，制得的石墨烯铜基复合材料具备优异的力学性能和导电性能。
[0006]目前，石墨烯铜基复合材料的制备方法主要可以分为两种：物理法和化学法。其中，物理法以石墨为原料，通过物理方式得到石墨烯，如机械剥离法。然而，这种方法难以控制石墨烯的尺寸，产率较低，且易破坏石墨烯的结构，难以实现工业化生产。化学法则以有机化合物为原料，通过化学反应制备得到石墨烯，如化学气相沉积法。化学气相沉积法具有生长面积大、产品质量高等优势。
[0007]然而，采用现有装置以气相沉积法生产石墨烯铜基层状复合材料，能耗高，生产成本高。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的装置，用于解决采用现有装置以气相沉积法生产石墨烯铜基层状复合材料，能耗高，生产成本高的技术问题。
[0009]专利技术人在研究过程中还发现，受到设备及生产条件的限制，现阶段采用固态碳源制备石墨烯金属层状复合材料的方式为：先在石墨烯生长设备内生长石墨烯得到若干石墨烯金属衬底，冷却后，再将若干石墨烯金属衬底取出，转移至另一设备内进行热压成型。然而，石墨烯金属衬底在转运过程中会接触到空气，从而造成氧化、杂质引入，进而对复合材料的性能造成不利影响。此外，转运时，需经冷却和二次升温，工序繁琐，花费工时长，产能低。
[0010]为解决以上问题，本技术是通过以下技术方案实现的：
[0011]本技术提供基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，包括：
[0012]生长腔室，所述生长腔室连通有进样室和热压腔室，且位于所述进样室和热压腔室之间；所述进样室设置有固态碳源进样机构和金属基材进样机构，所述生长腔室设置有第一加热机构，所述热压腔室设置有热压机构和第二加热机构；及
[0013]用于向所述进样室、生长腔室和热压腔室通入辅助气体的辅助气体气路机构。
[0014]本技术中，术语“金属”包括铜或镍或铁或钴或金或银或铜、镍、铁、钴、金、银、铝和锡中的至少两种金属形成的合金。
[0015]本技术中，术语“辅助气体”包括氢气或惰性气体或二者的混合物。
[0016]本技术中，术语“惰性气体”包括氮气、氦气、氩气和氖气等。
[0017]可选地，所述固态碳源进样机构采用进样舟，所述进样舟下方设置有第三加热机构。
[0018]可选地，所述进样舟上方设置有气体混合机构。
[0019]可选地，所述固态碳源进样机构采用涂覆机构。
[0020]可选地，所述涂覆机构采用喷涂机，所述喷涂机设置于进样室和生长腔室之间的金属基材送料路径的上方。
[0021]可选地，所述涂覆机构采用滚涂机，所述滚涂机设置于进样室和生长腔室之间的金属基材送料路径的上侧。
[0022]可选地，所述涂覆机构采用浸泡池，所述浸泡池设置于进样室和生长腔室之间的金属基材送料路径上。
[0023]可选地，所述金属基材进样机构包括若干进料辊，所有进料辊沿竖直方向并列设置。
[0024]可选地，所述基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置还包括导向机构，所述导向机构设置于所述金属基材进样机构与热压机构之间。
[0025]可选地，所述导向机构包括若干导辊，所有导辊沿金属基材的送料方向依次竖直设置。
[0026]可选地，所述基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置还包括抽真空机构，所述抽真空机构用于将进样室、生长腔室和热压腔室抽真空。
[0027]可选地，所述基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置还包括出样室，所述出样室与热压腔室连通，其设置有冷却机构和出料机构。
[0028]本技术中，所述金属基材包括但不限于：铜或镍或铁或钴或铝或锡或或金或银或铜、镍、铁、钴、铝、金、银和锡中的至少两种金属形成的合金。
[0029]本技术中，所述辅助气体选自氢气或惰性气体或二者的混合物。
[0030]本技术中，所述惰性气体包括氮气、氦气、氖气、氩气等。
[0031]如上所述，本技术的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，具有以下有益效果：
[0032]首先，固态碳源能够通过固态碳源进样机构进入进样室内，在较低温度下裂解为石墨烯生长所需的含碳活性基团，实现成核生长，从而降低石墨烯的生长温度，加快石墨烯生长的速度，缩短生长时间，降低能耗，提高产能。
[0033]其次，在生产过程中，石墨烯生长和热压成型在相互连通的腔室内完成，石墨烯生长工序得到的石墨烯金属衬底未接触空气即进入下一工序，热压成型，避免了石墨烯金属衬底接触空气所导致的界面氧化及表面杂质引入对材料导电性能的不良影响。
附图说明
[0034]图1为实施例1的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置的结构示意图；
[0035]图2为实施例2的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置的结构示意图；
[0036]图3为实施例3的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置的结构示意图；
[0037]图4为实施例4的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置的结构示意图；
[0038]附图标记
[0039]本技术的附图中，1为进样室，11为进料辊，12为辅助气体气路机构，13为进样舟，14为抽真空机构，15为第三加热机构，16为气体混合机构，17为喷涂机，18为滚涂机， 19为浸泡池，110为流量阀，2为生长腔室，21为导辊，22为第一加热机构，3为热压腔室， 31为热压机构，32为预压辊，33为第二加热机构，4为出样室，41为出料机构，42为冷却机构,5为金属基材。
具体实施方式
[0040]以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，其特征在于，包括：生长腔室，所述生长腔室连通有进样室和热压腔室，且位于所述进样室和热压腔室之间；所述进样室设置有固态碳源进样机构和金属基材进样机构，所述生长腔室设置有第一加热机构，所述热压腔室设置有热压机构和第二加热机构；及用于向所述进样室、生长腔室和热压腔室通入辅助气体的辅助气体气路机构。2.如权利要求1所述的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，其特征在于，所述固态碳源进样机构采用进样舟，所述进样舟下方设置有第三加热机构。3.如权利要求2所述的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，其特征在于，所述进样舟上方设置有气体混合机构。4.如权利要求1所述的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，其特征在于，所述固态碳源进样机构采用涂覆机构。5.如权利要求4所述的基于固态碳源的石墨烯金属层状复合材料的制备装置，其特征在于，所述涂覆机构采用喷涂机，所述喷涂机设置于进样室和生长腔室之间的金属基材送料路径的上方。6.如权利要求4所述的基于固态碳源的石墨烯金属层状复...

【专利技术属性】
技术研发人员：段银武，史浩飞，黄德萍，李占成，张永娜，李昕，邵丽，
申请(专利权)人：重庆墨希科技有限公司，
类型：新型
国别省市：