本发明专利技术涉及石墨烯复合材料技术领域，具体是涉及快速制备金属基石墨烯复合材料的装置及制备方法，装置包括用于熔化金属的坩埚，以及用于向坩埚喷射分散体的高压喷射管，高压喷射管具有若干个，高压喷射管固定安装在转接座上，转接座密闭安装在坩埚底部周侧设置的安装缺口上，安装缺口环绕坩埚周侧等角度分布，转接座上设置有喷射通道，本技术方案的喷射通道将高压喷射管中的分散体沿倾斜于坩埚径向的方向水平射入坩埚内部，喷射通道喷射的分散体对坩埚内部的液化金属形成旋流，避免空气进入坩埚内部的同时无需其他材质的搅拌棍的介入进行搅拌，保证得到的复合材料不受杂质的干扰影响成品质量。影响成品质量。影响成品质量。
【技术实现步骤摘要】
快速制备金属基石墨烯复合材料的装置及制备方法
[0001]本专利技术涉及石墨烯复合材料
，具体是涉及快速制备金属基石墨烯复合材料的装置及制备方法。
技术介绍
[0002]石墨烯是一种由碳原子组成的二维层状材料。由于其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料、医学、能源、制药等领域都具有重要的应用，被认为是21世纪具有革命性的新材料。石墨烯中每个碳原子通过较强的σ键与周围其他的碳原子结合，这些碳
‑
碳键使得石墨烯片层使其断裂强度可达42N/m，杨氏模量可以达到0TPa，因此使用石墨烯制备优异力学特性的复合材料具有巨大的科学和市场价值。
[0003]石墨烯常用的制备方法有微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉淀CVD法、碳化硅升华法、氧化石墨还原法等。其中化学气相沉淀CVD法由于制备石墨烯片层较大，是目前市场上主流方法之一，但是效率较低。采用传统熔炼冶金方法获得块体金属基石墨烯复合材料较为困难。
[0004]中国专利CN114717431A公开了一类石墨烯金属基复合材料及其快速制备方法，将石墨烯和膨化剂均匀混合添加至有机溶剂中混合并超声处理，得到分散体，将分散体通过高压喷射器喷射至熔化的金属或合金中，不仅使石墨烯有效引入到金属基材料中，更重要的是大大提高了石墨烯的分散效果，获得石墨烯金属或合金复合材料之间的良好界面接触。
[0005]但现有技术中，高压喷射器的喷嘴与熔化后的金属接触，残留的金属溶液附着在喷嘴上冷却后会影响后续的加工，且分散体与熔化的金属混合后需要进行搅拌保证混合均匀，常见的搅拌棍在熔化的金属中搅拌的效果较差且易产生杂质。
技术实现思路
[0006]针对上述问题，有必要针对现有技术问题，提供快速制备金属基石墨烯复合材料的装置及制备方法。
[0007]为解决现有技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，包括用于熔化金属的坩埚，以及用于向坩埚喷射分散体的高压喷射管，高压喷射管具有若干个，高压喷射管固定安装在转接座上，转接座密闭安装在坩埚底部周侧设置的安装缺口上，安装缺口环绕坩埚周侧等角度分布，转接座上设置有喷射通道，喷射通道将高压喷射管中的分散体沿倾斜于坩埚径向的方向水平射入坩埚内部，喷射通道喷射的分散体对坩埚内部的液化金属形成旋流。
[0009]优选的，所述转接座包括外座和内堵块，内堵块插装在坩埚的安装缺口中并对安装缺口进行封堵；内堵块上设置有沿坩埚径向延伸的滑动腔，外座上设置有喷射管连接口连通滑动腔，滑动腔内滑动安装有同步移动的第一滑块和第二滑块，第一滑块靠近坩埚内部一侧，第二滑块靠近喷射管连接口一侧；喷射通道倾斜设置的第一滑块中，喷射通道的两
端分别位于第一滑块与滑动腔贴合的一侧，第一滑块沿坩埚径向进入坩埚内部使第一滑块的输出端进入坩埚内部。
[0010]优选的，所述内堵块位于滑动腔的一侧设置有第一连接通道，第一连接通道的两端连通滑动腔；第一滑块位于滑动腔内部时，第二滑块封堵第一连接通道的输入端；第一滑块移动至喷射通道的输出端位于坩埚内部时，第一连接通道的输出端与喷射通道的输入端同轴连接，第二滑块释放第一连接通道的输入端使进入滑动腔的分散体进入第一连接通道。
[0011]优选的，所述第一滑块和第二滑块之间通过水平的导杆连接，内堵块位于第一滑块和第二滑块之间设置有限位板，导杆插装在限位板上设置的导向孔中；导杆上套设有弹簧，弹簧弹性连接第二滑块和限位板，弹簧施加第一滑块进入滑动腔中的弹力。
[0012]优选的，所述第一滑块朝向坩埚内部的一侧设置有与坩埚内壁弧度相同的第一内弧面；所述内堵块朝向坩埚内部的一侧设置有与坩埚内壁弧度相同的第二内弧面。
[0013]优选的，所述内堵块内还设置有第二连接通道，第二连接通道的输入端连接外座上设置的气管连接口，气管连接口连接进气管；第二连接通道的输出端连接滑动腔，第一滑块进入滑动腔内部且贴合限位板时，第二连接通道与喷射通道同轴连接，此时喷射通道的输出端与内堵块上设置的通孔同轴连接；坩埚的安装缺口侧壁设置有延伸至坩埚外部的废料引导通道，废料引导通道的输入端与通孔同轴连接，坩埚位于废料引导通道的输出端设置有废料收集箱。
[0014]优选的，所述内堵块通过上下两个拼接块拼接形成，拼接块相对的一面各具有一半的滑动腔、第一连接通道、第二连接通道和通孔。
[0015]优选的，所述拼接块之间通过若干个固定螺丝固定连接，拼接块上设置有用于螺旋安装固定螺丝的内沉孔，固定螺丝的顶端位于内沉孔内。
[0016]优选的，所述安装缺口的外侧设置有密封圈，密封圈密封安装缺口与转接座的接触位置。
[0017]快速制备金属基石墨烯复合材料的制备方法，应用快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，包括以下步骤：
[0018]步骤一、将石墨烯和膨化剂添加至有机溶剂中混合并超声处理得到分散体；
[0019]步骤二、将金属原料添加至坩埚中进行加热熔化；
[0020]步骤三、通过高压喷射管将分散体沿倾斜与坩埚径向的方向水平射入坩埚内部，喷射通道喷射的分散体对坩埚内部的液化金属形成旋流，对液体金属和分散体进行搅拌；
[0021]步骤四、冷却成型得到复合材料。
[0022]本专利技术相比较于现有技术的有益效果是：
[0023]其一，本专利技术中的转接座的喷射通道将高压喷射管中的分散体沿倾斜与坩埚径向的方向水平射入坩埚内部，喷射通道喷射的分散体对坩埚内部的液化金属形成旋流，从而在分散体高压喷射进入坩埚中时带动坩埚内的液态金属和分散体旋转搅拌混合，无需其他材质的搅拌棍的介入进行搅拌，保证得到的复合材料不受杂质的干扰影响成品质量。
[0024]其二，本专利技术中的喷射通道设置在第一滑块内，第一滑块可以在内堵块的滑动腔内滑动，当高压喷射管喷射完毕后，第一滑块再次沿坩埚径向移动进入滑动腔内，喷射通道的输出端贴合滑动腔的开口，滑动腔的侧壁对喷射通道的输出端和第一滑块的侧壁上附着
的金属进行刮除，保证不会残留液态金属在凝固后影响后续的加工。
[0025]其三，本专利技术利用高压喷射管中分散体喷射时的动力带动第一滑块和第二滑块移动，配合第一连接通道在喷射通道进入坩埚内部后形成供分散体喷射的完整的移动路径，当高压喷射管停止喷射后，第二滑块在弹簧的弹力作用下复位，防止金属材料倒流进入喷射通道内，弹簧的存在配合喷射通道和第一连接通道的错开设置，可以使高压喷射管与转接座分离时第二滑块对喷射管连接口进行封堵，坩埚内的金属不会流出。
[0026]其四，本专利技术中设置有通孔在第一滑块进入滑动腔内部时与滑动腔连通，安装在外座上的进气管连接气源并向气管连接口和第二连接通道中输送高温气体，气体将误入喷射通道内的液态金属吹入通孔连通的废料引导通道中，并最终沿废料引导通道移动流入废料收集箱中进行集中的收集，防止误入喷射通道中的液态金属在喷射通道中凝固影响后续的加工。
附图说明
[0027]图1是快速制备金属基石墨烯复合材料的装置在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，包括用于熔化金属的坩埚(1)，以及用于向坩埚(1)喷射分散体的高压喷射管(2)，其特征在于，高压喷射管(2)具有若干个，高压喷射管(2)固定安装在转接座(3)上，转接座(3)密闭安装在坩埚(1)底部周侧设置的安装缺口(11)上，安装缺口(11)环绕坩埚(1)周侧等角度分布，转接座(3)上设置有喷射通道(31)，喷射通道(31)将高压喷射管(2)中的分散体沿倾斜于坩埚(1)径向的方向水平射入坩埚(1)内部，喷射通道(31)喷射的分散体对坩埚(1)内部的液化金属形成旋流。2.根据权利要求1所述的快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，其特征在于，所述转接座(3)包括外座(32)和内堵块(33)，内堵块(33)插装在坩埚(1)的安装缺口(11)中并对安装缺口(11)进行封堵；内堵块(33)上设置有沿坩埚(1)径向延伸的滑动腔(331)，外座(32)上设置有喷射管连接口(321)连通滑动腔(331)，滑动腔(331)内滑动安装有同步移动的第一滑块(311)和第二滑块(312)，第一滑块(311)靠近坩埚(1)内部一侧，第二滑块(312)靠近喷射管连接口(321)一侧；喷射通道(31)倾斜设置的第一滑块(311)中，喷射通道(31)的两端分别位于第一滑块(311)与滑动腔(331)贴合的一侧，第一滑块(311)沿坩埚(1)径向进入坩埚(1)内部使第一滑块(311)的输出端进入坩埚(1)内部。3.根据权利要求2所述的快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，其特征在于，所述内堵块(33)位于滑动腔(331)的一侧设置有第一连接通道(332)，第一连接通道(332)的两端连通滑动腔(331)；第一滑块(311)位于滑动腔(331)内部时，第二滑块(312)封堵第一连接通道(332)的输入端；第一滑块(311)移动至喷射通道(31)的输出端位于坩埚(1)内部时，第一连接通道(332)的输出端与喷射通道(31)的输入端同轴连接，第二滑块(312)释放第一连接通道(332)的输入端使进入滑动腔(331)的分散体进入第一连接通道(332)。4.根据权利要求3所述的快速制备金属基石墨烯复合材料的装置，其特征在于，所述第一滑块(311)和第二滑块(312)之间通过水平的导杆(313)连接，内堵块(33)位于第一滑块(311)和第二滑块(312)之间设置有限位板(333)，导杆(313)插装在限位板(333)上设置的导向孔(334)中；导杆(313)上套设有弹簧(314)，弹簧(314)弹性连接第二滑块(312)和限位板(333)，弹簧(314)施加第一滑块(...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷定中，朱明，王帆，李新中，程东霁，
申请(专利权)人：苏州思萃热控材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。