[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：将固态碳源、催化剂前驱体和铝粉分散在溶剂中形成分散液，所述固态碳源为分子量小于5万的小分子有机化合物；将所述分散液干燥得到混合物粉体；将所述混合物粉体置于管式炉内，在真空或惰性气体保护下进行还原烧结，还原烧结温度为500℃～600℃，还原气氛为氢气，还原烧结时间为2h～3h；以及将还原烧结后的混合物粉体在980℃～1200℃下进行二次烧结，烧结时间为30nmin～40min，冷却后得到石墨烯铝复合材料。本发明还涉及一种所述的石墨烯铝复合材料的制备方法得到的石墨烯铝复合材料。本发明进一步涉及一种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。铝质量轻，是一种导电导热性、延展性、阻尼性能都较好而且价格低廉的材料。石墨烯铝复合材料同时具有石墨烯增强后铝基体的高强度力学性能，同时也不会降低铝基体自身的导电性能，目前为止，大多数研究集中在外加法制备石墨烯增强铝基复合材料上，通过机械球磨、分子水平混合、熔炼铸造等工艺成型，但是传统的制备石墨烯铝复合材料的方法却存在两个较大的难题，其一是石墨烯无法有效均匀分散，其二是石墨烯与铝基体的界面结合性能较差

因此，如何解决石墨烯在基体中的均匀分散且结构完整成为当前制备石墨烯铝复合材料亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要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，实现石墨烯在基体中的均匀分散。

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：

将固态碳源、催化剂前驱体和铝粉分散在溶剂中形成分散液，所述固态碳源为分子量小于5万的小分子有机化合物；

将所述分散液干燥得到混合物粉体；

将所述混合物粉体置于管式炉内，在真空或惰性气体保护下进行还原烧结，还原烧结温度为500℃～600℃，还原气氛为氢气，还原烧结时间为2h～3h；以及

将还原烧结后的混合物粉体在980℃～1200℃下进行二次烧结，烧结时间为30nmin～40min，冷却后得到石墨烯铝复合材料。

在其中一个实施例中，所述固态碳源为含有长链碳的有机物碳源。

在其中一个实施例中，所述固态碳源包括葡萄糖、蔗糖、果糖中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述催化剂前驱体包括镍盐、铁盐、钴盐以及铜盐中的一种或多种，优选为氯化镍、氯化铁、氯化钴以及氯化铜中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述溶剂为能溶解所述固态碳源和所述催化剂前驱体的物质。

在其中一个实施例中，所述还原烧结步骤中氢气的气体流量为100sccm～200sccm。

在其中一个实施例中，所述铝粉与所述固态碳源的质量比为1：(0.2～0.5)。

在其中一个实施例中，所述固态碳源和所述催化剂前驱体的质量比为1：(1～2)。

在其中一个实施例中，所述将还原烧结后的混合物粉体在980℃～1200℃下进行二次烧结的步骤，还包括，通入气体流量为100sccm～200sccm的氢气。

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得到的石墨烯铝复合材料。

本发明进一步提供一种包含所述石墨烯铝复合材料的电缆或电线。