【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，具体涉及一种改性石墨烯增强铝基复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、金属铝具有高的比强度，优异的导电性、导热性、耐腐蚀性和塑性，且铝是自然界中含量最多的金属元素，基于这些优势，铝已被广泛用于包括几纳米大小的集成电路、各种尺寸和形状的铝线绕组、电动机/发电机、变压器、输电线路、配电线路和高速列车供电线路等。然而，随着对高性能器件的需求的提高，铝的固有属性已不能满足当今的应用需求，一方面是铝的固有电阻率会产生大量的焦耳热，不仅会浪费大量的电能，还会造成器件失效等可靠性问题；另一方面是铝的机械强度较低，不能满足一些大功率应用的需求，并且力学强度的提高和导电性能存在明显的倒置关系，二者很难实现同时提升。
2、目前，大部分方法仅仅是提高复合材料的力学性能，忽略了电学性能，提高铝的力学性能或电学性能的方法主要包含以下两种：1、通过合金化的方式提高铝的力学性能，但是合金元素固溶到铝基体中会不可避免地增大电子散射，导致电学性能的下降；2、添加碳纳米材料(如碳化硅、碳纳米管、石墨烯等)作为增强体制备铝基复合材料。其中同时具有优异的力学和电学性能的石墨烯是最理想的材料，但由于石墨烯与铝的界面润湿性差、石墨烯不易实现均匀分散，复合材料的致密化等问题使得石墨烯铝基复合材料的应用受限。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种改性石墨烯增强铝基复合材料及其制备方法和应用，以解决复合材料的力学和电学性能不能同时提高的技术问题。
2、石墨烯具
3、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：电化学剥离石墨烯：将石墨箔置于电解液中，随后在8-12v的电压下电解10-20min，然后于90-110w的功率下超声分散25-35min，最后清洗-干燥，得到少层石墨烯；
5、s2：制备铜修饰石墨烯；
6、s201：将少层石墨烯溶于无水乙醇中，于270-320w的功率下超声分散80-100min，清洗，随后置于12-17wt％的硝酸溶液中、在60-80℃下氧化80-100min，清洗，然后于40-60℃下先后置于sncl2溶液和pdcl2溶液中反应20-40min，清洗，得到活化石墨烯；
7、s202：将活化石墨烯和镀液以1mg：2ml的配比关系混合，于60-80℃下化学沉积12-17min，然后过滤，经清洗-干燥后得到铜修饰石墨烯；镀液的成分包括：0.03mol/lcuso4·5h2o、0.01mol/l edtana2和6.4×10-5mol/l 2,2-联吡啶；
8、s3：将铜修饰石墨烯和铝粉混合，得到含有0.1-0.5wt％铜修饰石墨烯的复合粉，向复合粉中加入助磨剂，混匀后置于氮气气氛中、转速为250-350rpm的球磨机中球磨4-6h，随后在氩气气氛中、于350-450℃下反应50-70min，最后高温烧结80-100min，得到改性石墨烯增强铝基复合材料；高温烧结的压力为0.9-1.2gpa，高温烧结的温度为600-650℃。
9、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
10、进一步，电解液为浓度为0.1mol/l的硫酸铵溶液。
11、进一步，步骤s1中超声分散所用分散液为n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙醇或二甲苯。
12、进一步，步骤s1中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为22-26h；步骤s202中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为10-14h。
13、进一步，sncl2溶液和pdcl2溶液的浓度为0.08-0.12mol/l。
14、进一步，镀液的ph值为11-12。
15、进一步，助磨剂为1-1.5wt％的硬脂酸。
16、进一步，球磨机为行星式球磨机。
17、本专利技术还公开了一种改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法制得的改性石墨烯增强铝基复合材料。
18、本专利技术还公开了改性石墨烯增强铝基复合材料在制备芯片互连线和各种电力行业导线中的应用。
19、本专利技术的有益效果为：
20、1.本专利技术不涉及大量的有机溶剂，且相对于其他石墨烯的制备方法，化学剥离可以大批量制备少层石墨烯。
21、2.本专利技术用铜修饰石墨烯，不仅可以解决由于范德华力导致的石墨烯难以分散的问题，可以实现石墨烯在铝中的均匀分散；同时石墨烯表面的铜可以有效防止铝与石墨烯可能生成的脆性相的问题；除此之外，本方法是在完整的石墨烯表面进行修饰，基本不会破坏石墨烯结构完整性，石墨烯表面的铜也保护石墨烯在球磨过程中结构完整性不被破坏。
22、3.高温高压的方式有效解决了复合材料成型和致密性的问题。同时，石墨烯与金属之间的交互电子数量会随着两者的距离的减小而增加，高压能有效减小二者间的距离，有效利用铝自由电子密度高和石墨烯平均自由程大的特点，兼顾界面结合和电子传输。
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1.一种改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述电解液为浓度为0.1mol/L的硫酸铵溶液。
3.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中超声分散所用分散液为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙醇或二甲苯。
4.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为22-26h；所述步骤S202中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为10-14h。
5.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述SnCl2溶液和PdCl2溶液的浓度为0.08-0.12mol/L。
6.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述镀液的pH值为11-12。
7.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述助磨剂为1-
8.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述球磨机为行星式球磨机。
9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的改性石墨烯增强铝基复合材料。
10.权利要求9所述的改性石墨烯增强铝基复合材料在制备芯片互连线和各种电力行业导线中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述电解液为浓度为0.1mol/l的硫酸铵溶液。
3.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中超声分散所用分散液为n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、乙醇或二甲苯。
4.根据权利要求1所述的改性石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为22-26h；所述步骤s202中的干燥温度为-50～-30℃，干燥时间为10-14h。
5.根据权利要求1所述的改性石墨烯增...
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