一种铜基导电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜基导电复合材料及其制备方法，所述复合材料为织构铜

【技术实现步骤摘要】
一种铜基导电复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属基复合材料领域，具体涉及一种铜基导电复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]导电材料是现代电力技术最重要的物质基础。铜有着仅次于银的电导，相对较低的价格以及较高的载流子浓度，一直以来是重要的导体材料。近年来，随着高铁等新兴技术的急速发展，作为电力传输系统牵引线的原材料，铜的地位越来越重要。但是，铜的电阻引起的焦耳热不可避免地降低了电力能源的利用效率和稳定性。近年来，随着能源与环境问题日益严峻以及高新技术的发展，对铜材料的性能提出了更高的要求。
[0003]与多晶铜相比，单晶铜由于没有晶界对电子的散射，因此有着优异的导电性能。但是，由于缺少晶界的强化作用，单晶铜的力学性能变得稍有逊色。但是目前对铜材料的强化手段，皆不能将“高电导”“高强度”同时更好的发挥出来。因此，急需要开发一种在满足高电导的同时，又具备高强度的导电材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铜基导电复合材料及其制备方法，其制备的铜基导电复合材料同时具有高强度和高电导性能。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种铜基导电复合材料。根据本专利技术的实施例，所述复合材料为织构铜
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石墨烯复合材料与单晶铜
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石墨烯复合材料的复合结构。
[0006]另外，根据本专利技术上述实施例的一种铜基导电复合材料，还可以具有如下附加的技术特征：
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所述织构铜晶向包括(111)。
[0008]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种铜基导电复合材料的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将一定层数的织构铜
‑
石墨烯复合材料与一定层数的单晶铜
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石墨烯复合材料进行叠放，形成织构铜/石墨烯
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单晶铜/石墨烯的复合结构，其中，织构铜
‑
石墨烯复合材料与单晶铜
‑
石墨烯复合材料形状、厚度相同；
[0010](2)将步骤(1)中所述的复合结构叠一定层数置于热等静压装置中，将装置置于无氧环境中，随后将温度升至800℃，在一定压力下保温一段时间，即可到的所述铜基导电复合材料。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的一种铜基导电复合材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，织构铜
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石墨烯复合材料和单晶铜
‑
石墨烯复合材料的厚度为10
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60μm。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，织构铜
‑
石墨烯复合材料和单晶铜
‑
石
墨烯复合材料的形状为方形。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，织构铜
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石墨烯复合材料与单晶铜
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石墨烯复合材料中，石墨烯的层数分别为1
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10层，其中最优为4层；
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，织构铜
‑
石墨烯复合材料和单晶铜
‑
石墨烯复合材料的层数分别为1
‑
10层。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，单晶铜
‑
石墨烯复合材料的层数为1
‑
10层。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)中，异质结构的叠层的层数为20
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1000层。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)中，压力为100
‑
200Mpa。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)中，保温时间可以为10
‑
100min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术通过对复合材料的结构设计，利用单晶铜
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石墨烯复合材料优良的电导率，以及织构铜
‑
石墨烯复合材料中铜织构较高的强度和石墨烯对铜电导率的提升作用，经热等静压后使得该材料在具有高电导率的同时也保持较高的强度。
[0022](2)该专利技术制备工艺操作简单，通过热等静压，使铜在热等静压过程中发生再结晶，相邻的两层铜之间的晶粒相互长大，或者发生吞并，最终使得铜层之间达到较好的冶金结合，提高材料的整体强度。制备出的复合结构性能优异、实用性高，并且不受尺寸限定，应用于电力传输系统的牵引线，有十分广阔的市场前景。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例1中所述复合结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例1中铜基导电复合材料的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例1中制备得到的铜基导电复合材料以及对照例样品的抗拉强度数据，编号1、2为普通多晶铜样品，3、4为单晶铜
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石墨烯样品，5、6为织构铜
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石墨烯样品，7、8为实施例1条件下制得的铜基导电复合材料样品；
[0026]图4是本专利技术实施例1中制备得到的铜基导电复合材料以及对照例样品的电导率数据，编号1、2为普通多晶铜样品，3、4为单晶铜
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石墨烯样品，5、6为织构铜
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石墨烯样品，7、8为实施例1条件下制得的铜基导电复合材料样品，标准退火纯铜的电导率为100％IACS；
[0027]图5是本专利技术实施例1
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10中原料织构铜的XRD图，图中1、2、3、4为织构铜表面随意取的4个点。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]一种铜基导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0031](1)使用25μm表面生长有4层石墨烯的织构铜材料，即织构铜
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石墨烯复合材料，将
其裁剪成方形备用，其中，织构铜晶向为(111)；
[0032](2)使用25μm表面生长有4层石墨烯的单晶铜材料，即单晶铜
‑
石墨烯复合材料，将其裁剪成方形备用；
[0033](3)取1层步骤(1)中所述织构铜
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石墨烯复合材料与1层步骤(2)中所述单晶铜
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石墨烯复合材料叠层，形成织构铜/石墨烯
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单晶铜/石墨烯的复合结构；
[0034](4)将步骤(3)中所述的复合结构叠50层置于热等静压装置中，将装置置于无氧环境中，随后将温度升至8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基导电复合材料，其特征在于：所述复合材料为织构铜
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石墨烯复合材料与单晶铜
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石墨烯复合材料的复合结构。2.根据权利要求1所述的一种铜基导电复合材料，其特征在于：所述织构铜晶向包括(111)。3.一种根据权利要求1或2所述的铜基导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定层数的织构铜
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石墨烯复合材料与一定层数的单晶铜
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石墨烯复合材料进行叠放，形成织构铜/石墨烯
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单晶铜/石墨烯的复合结构，其中，织构铜
‑
石墨烯复合材料与单晶铜
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石墨烯复合材料形状、厚度相同；(2)将步骤(1)中所述的复合结构叠一定层数置于热等静压装置中，将装置置于无氧环境中，随后将温度升至800℃，在一定压力下保温一段时间，即可到的所述铜基导电复合材料。4.根据权利要求3所述的一种铜基导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，织构铜
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石墨烯复合材料和单晶铜
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石墨烯复合材料的厚度为10
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60μm。5.根据权利要求3所述的一种铜基导...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，徐文明，潘翔，李成宇，程继贵，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：