[发明专利]石墨烯铝复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供石墨烯气凝胶并将所述石墨烯气凝胶作为阴极置于熔融电解盐中，阳极为金属铝，电解电流为250mA～350mA。本发明还涉及一种石墨烯铝复合材料以及包含所述石墨烯铝复合材料的电缆或电线。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯铝复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯铝基复合材料具有高的强度、导电性能、导热性以及耐磨性，是现在材料研究的重点材料，但是由于金属与非金属之间固有的浸润性差异，导致石墨烯较难能够均匀的分布到铝基体中，为了到达一个较好的石墨烯分散均匀性，往往需要耗费大量时间来进行混合过程；而且传统的制备方法在成型阶段的高温过程还很容易使石墨烯与铝基体生成一种碳铝化合物Al₄C₃，这种物质在空气中易水解，生成的脆性相将严重影响复合材料的强度。

因此，亟待寻找一种高效且不需要高温成型的方法制备石墨烯铝基复合材料。

发明内容

基于此，有必要针对制备时间长、需高温成型的问题，提供一种石墨烯铝复合材料及其制备方法和包含其的电缆或电线。

本发明提供一种石墨烯铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供石墨烯气凝胶并将所述石墨烯气凝胶作为阴极置于熔融电解盐中，阳极为金属铝，电解电流为250mA～350mA。

在其中一个实施例中，所述石墨烯气凝胶通过冰模板法形成石墨烯气凝胶。

在其中一个实施例中，所述冰模板法形成石墨烯气凝胶的方法包括：

将氧化石墨烯水溶液进行真空冷冻干燥的步骤，所述冷冻干燥的温度为-50℃～-75℃，冷冻干燥时间为20h～30h；以及

真空热处理还原的步骤，所述热处理的温度为1500℃～2500℃，热处理还原时间为2h～4h。

在其中一个实施例中，所述石墨烯气凝胶的密度为50mg/cm³～150mg/cm³。

在其中一个实施例中，所述石墨烯气凝胶的孔径为5nm～15nm，比表面积为100m²/g～400m²/g。

在其中一个实施例中，所述电解盐包括氯化钠、氯化钾和氯化铝中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述电解盐为氯化钠、氯化钾和氯化铝。

在其中一个实施例中，所述电解盐中氯化钠、氯化钾和氯化铝的质量比为1：(1～3)：(6～10)。

本发明还提供一种由所述的石墨烯铝复合材料的制备方法制备得到的石墨烯铝复合材料。

在其中一个实施例中，包括石墨烯水凝胶基体和形成在所述基体上的镀铝层，所述镀铝层的厚度为50μm～1mm。

本发明进一步提供一种包含权利要求9或10所述石墨烯铝复合材料的电缆或电线。

本发明提供的石墨烯铝复合材料的制备方法，采用石墨烯气凝胶作阴极，金属铝作阳极，阴阳极置于熔融电解盐中，在250mA～350mA电解电流下进行电解得到石墨烯铝复合材料。该制备方法石墨烯和铝基体无需在高温条件下进行复合，铝直接形成在石墨烯气凝胶表面形成镀铝层，且该方法得到的石墨烯铝复合材料中镀铝层与石墨烯气凝胶之间的结合力更好，镀铝层在所述石墨烯气凝胶表面分布更均匀，从而使石墨烯铝复合材料具有更优的导电性和机械强度。

具体实施方式