[发明专利]一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法

说明书

本发明提供一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法，属于复合材料技术领域。本发明首先采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯表面进行改性，得到硅烷偶联剂‑氧化石墨烯产物，再将硅烷偶联剂‑氧化石墨烯产物与水合肼反应，制备硅烷偶联剂‑还原氧化石墨烯；最后采取电泳沉积的方法在导电基体铝上制备一层可控的硅烷偶联剂改性石墨烯/铝复合材料。本发明所制备的硅烷偶联剂改性石墨烯/铝复合材料分布均匀、不含其他杂质，能显著提高铝基体的导热性，所得复合材料在散热材料中有着潜在的应用价值。

【技术领域】

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法。

【背景技术】

随着科技的发展，对设备功率要求越来越高，电子器件的散热问题，已经成为了摆在人们面前的严重问题，并且涉及到智能电网、电力工程、交通运输、工业电极、风电和太阳能等众多的国民经济支柱领域和行业。石墨烯是目前发现最好的二维碳材料，理论比表面积高达2600m²g^-1，同时具有优异的电学性能(载流子迁移率15000cm²/(V·s)(室温)。除此之外，石墨烯是目前导热率最高的材料，其导热系数高达3000W/(m·K)，目前简单以金属和石墨烯复合得到的复合材料，其导热性能并不佳，其实质是石墨烯是一种二维层状碳材料，层与层之间靠弱的范德华力来连接。金属则是一种无机材料，金属原子之间依靠金属键来结合。因此，石墨烯和金属之间的相互作用往往是一种弱的范德华力。无论起导热作用的电子或声子均不能通过范德华力来传输，从而导致金属和石墨烯之间存在很大的热阻。硅烷偶联剂(Silane coupling agent，SCA)是最常见的同时能与无机物(如金属)和有机材料(如树脂)反应的的偶联剂材料。依靠硅烷偶联剂能同时与金属、石墨烯亲和的性质，可以在金属和石墨烯之间构建强共价键，提高声子在石墨烯和金属之间的传输能力，因此可以极大提高石墨烯/金属复合导热材料的导热能力。电泳沉积(Electrophoretic deposition，EPD)是一种电化学沉积方法，由于其成本低、通用性好、易于与其它制备方法结合等优点，在材料加工中得到了广泛的应用。利用氧化石墨烯(氧化石墨烯)以及硅烷偶联剂，通过电泳沉积来合成石墨烯基铝合金导热复合材料是提高铝合金基材料散热能力的一种有效方式。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法，本发明采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯表面进行改性，通过与水合肼反应制备表面进行改性的氧化还原石墨烯；最后采取电泳沉积的方法在导电基体铝上制备一层可控的硅烷偶联剂改性石墨烯/铝复合材料。所制备的硅烷偶联剂改性石墨烯/铝复合材料分布均匀、不含其他杂质，在散热材料中有着潜在的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯与超纯水混合得分散液A，向分散液A中加入硅烷偶联剂，在搅拌下加热至70-90℃充分混匀，得混合物A；

(2)将步骤(1)混匀的混合物A真空过滤并将滤出产物清洗干净，所得产物在70-90℃真空烘箱中干燥得到硅烷偶联剂-氧化石墨烯产物；

(3)将硅烷偶联剂-氧化石墨烯产物加水得分散液B，将分散液B和水合肼混合，并在85-95℃的水溶液中搅拌进行还原，得混合物B；

(4)将步骤(3)的混合物B真空过滤并清洗干净，所得产物在70-90℃真空烘箱中干燥得到硅烷偶联剂-还原氧化石墨烯产物；

(5)将铝基体在除油液中除油，再用去离子水清洗干净；接着将除油后的铝基体在活化液中活化，然后用去离子水清洗干净；