[发明专利]一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置，包括加热炉体、腔体、运输物料转动装置、圆盘转动装置，进料漏斗，圆盘，物料收集装置，其中转动装置包含有放物料的平台，漏斗固定于腔体，圆盘转动装置连接圆盘可控制圆盘的转动。本发明不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯原位包覆，且系统结构简易。

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包覆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)。

因此，已有部分研究人员将石墨烯材料作为增强相加入铜基材料进行复合，获得了导电导热性能和力学性能都有所改善的铜基复合材料。通过增加增强相来提高材料的整体性能是一种非常简便的方法。石墨烯最初被作为添加相是在高分子材料中，因为石墨烯和金属之间的结合力差，所以如何将石墨烯原位的包覆在铜粉上是一个需要解决的问题，现有技术手段可分为两大类，一类是将铜粉与石墨烯材料进行物理共混后，再进行相应后处理得到复合材料，这种技术路线仍无法解决两相材料间良好分散性和相容性的问题；另一类是对铜粉进行前处理，再进行石墨烯的生长，得到复合材料，这种技术路线较好的解决了两相材料间的分散性与相容性，但铜粉的前处理复杂费时，且前处理好坏对后期产物质量的影响较大，不适宜大规模生产。目前主要的方法是通过添加隔离剂来解决铜粉的高温粘接问题，且不说隔离剂分散效果是否最佳，但后续隔离剂的去除依然是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于：本发明针对上述问题，提供一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置，不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯原位包覆，且系统结构简易。

本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，包括加热炉体和腔体以及由上至下设置在腔体中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置，运输转动装置包括用于放置物料的平台，进料装置包括固定于腔体内壁的进料漏斗，圆盘转动装置包括可转动的圆盘，腔体包括设置在下方的进气端和设置在上方的出气端。

本发明的原理为，当铜粉由运输转动装置，通过进料装置作减速后，缓慢的滴落在圆盘的正中央，由圆盘转动装置控制圆盘转动，分散滴于圆盘上的铜粉避免了粘接，同时又保证在腔体内的加热停留时间，从进气端通入的保护气氩气、还原气氢气和碳源甲烷在腔体的低压下被吸入，石墨烯对铜粉进行包覆，最后产品由物料收集装置收集。

进一步地，加热炉体设置在腔体的外壁上。

进一步地，平台位于所述进料漏斗上方，圆盘位于所述进料漏斗下方。

进一步地，平台连接第一电机的输出端。

进一步地，圆盘连接第二电机的输出端。

进一步地，物料收集装置固定设置在腔体的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。

进一步地，出气端连接有用于抽气的机械泵。