[发明专利]一种石墨烯铜粉的制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种石墨烯铜粉的制备方法及装置，包括加热炉体、反应腔体、进料装置、运输物料装置、收集物料装置和转动装置，其中进料装置、运输物料装置和收集物料装置均与反应腔体固定连接，所述反应腔体设置有进气端和出气端。本发明通过斜面物料运输装置和转动装置使物料在重力作用下，流动的滑动通过高温区，达到避免物料在高温下粘接的问题。

技术领域

本发明属于能源与新材料技术领域，具体涉及一种石墨烯铜粉的制备方法及装置。

背景技术

铜粉作为一种基础工业材料，由于导电导热及耐蚀性能好、表面光洁无磁性，被广泛用于世界汽车工业零部件、散热模组、电子电器、摩擦材料、导电油墨、含油轴承、电触头材料、电碳制品、化工接触、金刚石工具、过滤器、机械零件加工、电工合金等领域，类球形、球形铜粉用于注射成型、焊接材料、电子材料生产领域，在工业生产中发挥着重要作用。

基于能耗和环保等原因，我国以往采用化学还原法和电解法制备铜粉的传统技术正逐渐被雾化制粉技术所替代。随着科学技术的不断发展，材料向高性能化、多功能化、轻量化方向发展，在尽可能不牺牲其原有性能的前提下，进一步谋求铜基粉末材料在强度甚至综合性能方面的改善，将成为该领域研究中的重要方向。

近年来，石墨烯作为一种新型二维薄膜碳材料，在电导、热导以及力学等方面具有远超铜基材料的性能表现(石墨烯电子迁移率超过15000cm²/V·s，热导率高达5000W/m·K，具有高达1TPa的拉伸模量和130GPa的断裂强度)。

随着电子集成技术的发展，纯铜或者铜合金的性能往往远远不能满足现阶段的需求。对其性能如更高的导电性、导热性、更高的机械强度、更好的抗氧化性抗刻蚀能力等，而传统的合金添加或者颗粒添加相，虽然能增加其强度，但往往导致其主要的导电导热性能大幅的降低。目前石墨烯以其优异的综合性能成为铜基复合材料的理想填料，但是目前的主要方法为传统的机械混合石墨烯分散不均匀，石墨烯和铜之间的结合力差，导致性能不能达到预期。而石墨烯在铜箔上生长的工艺已经相当成熟，但生长条件为高温1000摄氏度接近铜的熔点，目前常用的手段是添加分散剂来分散铜粉防止铜粉粘接，然而分散剂的完全去除依然是目前解决不了的难题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种不用添加分散剂的在铜粉上原位生长石墨烯的方法，来解决铜粉的高温粘接和石墨烯与铜粉之间结合力差的技术难题，且装置结构简单。

本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯铜粉的制备装置，包括加热炉体和反应腔体以及固定设置在反应腔体中的进料装置、运输物料装置、收集物料装置，运输物料装置为与反应腔体内壁平行设置的平台，平台上端与进料装置接触，平台下方设置运输物料装置，反应腔体包括设置在下端的进气端和设置在上端的出气端，反应腔体还连接有转动装置。

本发明的原理为，通过倾斜的物料运输装置使物料在重力作用下，流动的滑动通过高温区，达到避免物料在高温下粘接的问题；通过转动装置调整斜面的角度可以控制物料的下滑速度；通过转动装置和物料运输装置的配合可以使物料在高温下处以流动的状态，避免物料粘接，达到在物料上原位生长高质量石墨烯的目的。

进一步地，加热炉体设置在反应腔体的外壁上。

进一步地，进料装置为固定设置在反应腔体内的漏斗状结构，漏斗状下端与所述平台接触。

进一步地，收集物料装置为固定设置在平台下端的Y形结构。

进一步地，平台表面为光滑或粗糙或具有凸起的结构。

进一步地，转动装置包括安装在反应腔体外部的推杆电机。

进一步地，出气端连接有机械泵。

采用上述石墨烯铜粉的制备装置制备石墨烯铜粉的方法，包括以下步骤：