【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铜基复合材料的，涉及一种高力学、高电学性能的石墨烯-铜复合材料，及基于石墨烯限域生长的快速制备高质量石墨烯-铜复合材料的方法。
技术介绍
1、铜及铜合金是在电子器件、航空航天等领域被广泛应用的金属材料，以其优良的导电性、导热性以及易加工性用作电接触材料、导线、散热材料等。而随着集成电路、引线框架、特种导线等领域的不断进步与发展，人们对铜材料的电学性能和力学性能提出了更高的要求，利用具有高杨氏模量、高电子迁移率、超大比表面积的石墨烯作为增强体与铜材料复合有望制备出具有超过纯铜的电学和机械性能的材料。
2、在目前报道的石墨烯/铜复合材料的制备方法中，球磨法、分子级混合法、电镀法等方法大多工艺复杂、控制难度大，因此工业化成本极高。相较于其他方法，原位生长法工艺简单、所制备的材料中增强体分散均匀，界面牢固，具有较大的发展潜力。然而制备过程中原位自生石墨烯结构不完整，缺陷较多，虽然在一定程度上能提高复合材料的力学性能，但对材料的电学性能有负面影响。综上所述，开发一种工艺简单、制备周期短、原位自生石墨烯质量良好以及所制备材料兼具优异力学性能和导电性的制备方法是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术方法针对原位生长法所制备的石墨烯质量差、复合材料电学性能较差的问题，提供了一种基于石墨烯限域生长的快速制备高质量石墨烯-铜复合材料的方法。
2、本专利技术以铜粉、铜片、铜箔三者中一种或几种的混合物为铜原料，以有机物为碳源，对铜原料进行有机物包覆，再对包覆有机物
3、为了实现上述技术问题，本专利技术采取了以下的技术方案：
4、本专利技术提供了一种基于石墨烯限域生长的快速制备高质量石墨烯-铜复合材料的方法，所述方法是通过下述步骤实现的：用有机物包覆铜原料；然后依次经过高压压制，碳化-烧结，变形处理，得到所述复合材料；其中，铜原料为铜粉、铜片、铜箔中的一种或者其中的几种，有机物含量为0.005wt.％-5wt.％，有机物分子中的碳原子数目为5～2000个。
5、进一步地限定，所述铜粉目数为10目-8000目。
6、进一步地限定，所述铜片的直径为1μm-10000μm，厚度为0.1μm-100μm。
7、进一步地限定，所述铜箔厚度为0.1μm-100μm。
8、进一步地限定，有机物为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和含氧和/或氮的有机物中的一种或者几种的任意比例混合。所述烷烃可以是十五烷、二十二烷、聚乙烯、聚苯乙烯、等中的一种或者几种的任意比例混合，所述炔烃可以是十一炔、十五炔、十七炔、二十炔、聚丙炔等中的一种或者几种的任意比例混合，所述芳香烃可以是苯、甲苯、二甲苯、间三甲苯、芘、苝、萘、蒽、晕苯等中的一种或者几种的任意比例混合，所述含氧和/或氮的有机物可以是油酸、柠檬酸、酒石酸、己二酸丁二酯、苯甲酸苯酯、聚酰胺、丙烯酸辛酯、聚乙烯吡咯烷酮、噁唑烷二酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等中的一种或者几种的任意比例混合。
9、进一步地限定，在50mpa-2000mpa下高压压制至少1min。
10、进一步地限定，在真空气氛、550℃-1080℃下碳化。
11、进一步地限定，所述碳化过程中以10℃/min的速度升温，保温至少3min。
12、进一步地限定，所述变形为热轧、冷轧、热挤压、冷挤压、拉拔。
13、更进一步地限定，所述热轧工艺为轧制温度300-900℃，下轧量为50％-99％。
14、更进一步地限定，所述冷轧工艺为轧制温度室温，下轧量为50％-99％。
15、更进一步地限定，所述热挤压温度为300℃-950℃，挤压比为(2-50)∶1。
16、更进一步地限定，所述冷挤压的挤压比为(2-50)∶1。
17、更进一步地限定，所述拉拔温度为室温-900℃，拉拔比为(2-20)∶1
18、一种上述任意所述方法制备的石墨烯-铜复合材料。。
19、进一步地限定，所述复合材料为块体、板材、棒材、线材。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术的工艺方法简单、生产周期短、原位生长的石墨烯质量高，所制备的复合材料强度高，且电导率高于退火纯铜，电阻温度系数低于退火纯铜。可广泛用于输电导线、电机绕组、变压器、大规模集成电路和引线框架等领域。
22、为了能够更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术详细说明与附图，然而所附的附图仅提供参考和说明之用，并非用来对本专利技术加以限制。
【技术保护点】
1.一种基于石墨烯限域生长的快速制备高质量石墨烯-铜复合材料的方法，其特征在于，所述方法是通过下述步骤实现的：用有机物包覆铜原料；然后依次经过高压压制，碳化-烧结，变形处理，得到所述复合材料；其中，铜原料为铜粉、铜片、铜箔中的一种或者其中的几种，有机物含量为0.005wt.％-5wt.％，有机物分子中的碳原子数目为5～2000个。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，铜粉目数为10目-8000目；铜片的直径为1μm-10000μm，厚度为0.1μm-100μm；铜箔厚度为0.1μm-100μm。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，有机物为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和含氧和/或氮的有机物中的一种或者其中几种的任意比例混合。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在50MPa-2000 MPa下高压压制至少1min。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在真空气氛、550℃-1080℃下碳化。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，碳化过程中以10℃/min的速度升温，保温至少3min。
7.根据
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热轧工艺为轧制温度300-900℃，下轧量为50％-99％；冷轧工艺为轧制温度室温，下轧量为50％-99％；热挤压温度为300℃-950℃，挤压比为(2-50)∶1；冷挤压的挤压比为(2-50)∶1；拉拔温度为室温-900℃，拉拔比为(2-20)∶1。
9.一种权利要求1-8任意一项所述方法制备的石墨烯-铜复合材料。
10.根据权利要求9所述复合材料，其特征在于复合材料为块体、板材、棒材、线材。
...【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯限域生长的快速制备高质量石墨烯-铜复合材料的方法，其特征在于，所述方法是通过下述步骤实现的：用有机物包覆铜原料；然后依次经过高压压制，碳化-烧结，变形处理，得到所述复合材料；其中，铜原料为铜粉、铜片、铜箔中的一种或者其中的几种，有机物含量为0.005wt.％-5wt.％，有机物分子中的碳原子数目为5～2000个。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，铜粉目数为10目-8000目；铜片的直径为1μm-10000μm，厚度为0.1μm-100μm；铜箔厚度为0.1μm-100μm。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，有机物为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃和含氧和/或氮的有机物中的一种或者其中几种的任意比例混合。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在50mpa-2000 mpa下高压压制至少1min。
【专利技术属性】
技术研发人员：王黎东，简雨，张童，邢昌盛，费维栋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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