[发明专利]用于制备石墨烯的机械加工介质、制备石墨烯复合材料及石墨烯的方法

说明书

本发明公开一种用于制备石墨烯的机械加工介质、制备金属基石墨烯复合材料及石墨烯的方法，机械加工所采用的介质为金属材料，金属材料用于机械加工获得石墨烯或金属基石墨烯复合材料时与原料石墨混合；本发明利用该介质采用合适的机械加工方式，能够根据需要获得金属基石墨烯复合材料以及石墨烯，具有较好的产出率和较高的产品质量，直接使用任何类型石墨为原料，可以无需作前期氧化、膨胀等预处理，采用纯物理作用，石墨烯薄层结构完整，产物纯净，除碳元素外，不含氧、氮等任何其他有机基团或无机杂质；金属易于去除，并可用热熔或电化学等方法回收，反复利用，安全环保，无废弃物排放，具有可循环性，易于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的加工工艺，特别涉及一种用于制备石墨烯的机械加工介质、制备石墨烯复合材料及石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是具有优异的透明、导热性能以及较低的电阻率的纳米材料，被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管；也可用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

现有技术中，石墨烯的制作方法主要是：

化学气相沉积，获得的石墨烯品质好、面积大；但是成本高、设备复杂、工艺要求高，产出量极低，不适合工业化生产；

氧化还原法，先氧化，需二次还原，产物结构引入缺陷，化学污染严重，也不适合工业化生产；

溶剂剥离，产物石墨烯原始结构保留完整；石墨的溶剂化能力有限，产率低；

球磨法：通过直接高能球磨或者加入介质（干冰、氧化物等）球磨石墨，获取石墨烯；直接高能球磨球磨法产率较低，能耗较高；加入介质球磨过程中，破碎后的颗粒与石墨接触多为点接触，一方面降低了机械能通过这些颗粒向石墨的传递转移；另一方面易于造成石墨的断裂破碎，而不是层间剥离，不利于保留大片石墨片层，因此薄层石墨及石墨烯的产率不高。

特别是，利用石墨烯形成所需的复合材料，比如要获得具有较高强度的金属基石墨烯复合导电性材料，则是需要较为复杂的工艺过程，或者，形成复合材料与石墨烯本身的制备方法并无直接联系，需要多道工序，造成设备、工艺的复杂性，提高工艺成本。

因此，需要对石墨烯的制备方法进行改进，采用合适的加工方式，能够将复合材料以及石墨烯本身相关联，具有较好的产出率和较高的产品质量，适合工业化生产，降低成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于制备石墨烯的机械加工介质、制备金属基石墨烯复合材料及石墨烯的方法，利用该介质采用合适的机械加工方式，能够根据需要获得金属基石墨烯复合材料以及石墨烯，具有较好的产出率和较高的产品质量，适合工业化生产，降低成本。

本发明的一种用于制备石墨烯的机械加工介质，所述介质为金属，所述金属用于机械加工获得石墨烯或金属基石墨烯复合材料时与原料石墨混合。

进一步，所述金属具有所需的塑性，断裂伸长率 2%；

进一步，所述金属为金属粉末材料；

进一步，所述金属粉末材料的细度与用于获得石墨烯的原料石墨的细度相当；

进一步，所述金属粉末材料的金属为金、银、铜、铝、镁、铁、锌、钠、钙、锂、钛、镍、锡、铅中的一种、几种的混合物或以该金属制成的合金。

本发明还公开了一种利用所述的介质制备金属基石墨烯复合材料的方法，包括下列步骤：

a.将金属材料与原料石墨投放至机械加工设备中；

b.采用具有碾压作用的机械加工方式进行机械加工；

c.出料，即获得金属基石墨烯复合材料。

进一步，步骤a中，所述机械加工设备封闭并采用惰性气体保护或真空；