[发明专利]一种核壳结构的氧化铝-石墨烯及其制备方法

说明书

本发明提出了一种核壳结构的氧化铝‑石墨烯及其制备方法，本发明提出了一种核壳结构的氧化铝‑石墨烯及其制备方法，制备步骤为：(1)在不锈钢基底上均匀镀覆类金刚石薄膜，得到下基底片；(2)在下基底片的类金刚石薄膜界面上铺展氧化铝纳米颗粒，得到上基底片；(3)在惰性气体条件下，将上基底片和下基底片向同一方向交替旋转对磨，制备核壳结构的氧化铝‑石墨烯。本发明通过摩擦法，制备出“氧化铝‑石墨烯”的核壳结构。制备工艺简单，操作性强，可大批量生产，适用于工业生产和应用。

技术领域

本发明涉及核壳结构的氧化铝-石墨烯制备技术领域，特别是指一种核壳结构的氧化铝-石墨烯及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展，各类设备仪器服役工况越来越来复杂，各种摩擦副所受到的载荷、运转速度、温度等也在急剧增加，减摩抗磨严重制约着发展。将固体材料用作润滑材料或添加剂已经有很长的历史，在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化、强还原、强辐射等恶劣环境下，固体材料表现出优异的润滑效果。

“氧化铝-石墨烯”核壳结构的洋葱碳。“核”硬质相，选用纳米金刚石颗粒，可提高抗压强度，降低摩擦界面直接接触面积，形成滚珠轴承作用；“壳”为润滑相，由球形的石墨层嵌套而成，具有低剪切强度的“壳”，可降低摩擦系数。目前发现“氧化铝-石墨烯”核壳结构的洋葱碳可使摩擦系数降低至0.01以下，达到超润滑状态，可见“氧化铝-石墨烯”核壳结构对摩擦学改善能力十分巨大。

目前“核壳”结构仅仅停留在科研步骤，其复杂的结构还没有简单的制备方法，现有的将乙酰丙酮锌粉末加入石墨烯分散液中，通过水热反应可以得到“氧化锌-石墨烯”核壳结构，但由于其制备方法复杂，且锌负极在充电过程中不均匀电沉积和锌晶体的特殊的生长特性，导致锌负极的变形，甚至脱落致使锌电极容量的降低和锌晶枝的生长直至刺破隔膜，导致电池系统失效。因此，开发一种能简易、低成本和大批量的制备方法对于“氧化铝-石墨烯”核壳结构的应用有很大的促进作用。

发明内容

本发明提出一种核壳结构的氧化铝-石墨烯及其制备方法，本发明通过摩擦法制备出“氧化铝-石墨烯”的核壳结构。制备工艺简单，操作性强，可大批量生产，适用于工业生产和应用。

本发明的技术方案是这样实现的：一种核壳结构的氧化铝-石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

(1)在不锈钢基底上均匀镀覆类金刚石薄膜，得到下基底片；

(2)在下基底片的类金刚石薄膜界面上铺展氧化铝纳米颗粒，得到上基底片；

(3)在惰性气体条件下，按顺时针方向为正方向将上基底片和下基底片向同一方向交替旋转对磨，制备核壳结构的氧化铝-石墨烯。

进一步地，步骤(3)中，按顺时针方向为正方向将上基底片和下基底片向同一方向交替旋转对磨，具体方法如下：

第一步：将上基底片和下基底片放入摩擦机内，下基底片的类金刚石薄膜朝上，上基底片的氧化铝纳米颗粒朝下，向摩擦机内通入干燥氩气，然后加载至48-50N，横向摩擦2-4分钟，对磨轨迹为3-4cm；

第二步：横向摩擦结束后，将上基底片按顺时针方向旋转30-60°，并保持摩擦过程中载荷不变，两对磨片完全接触，进行对磨2-4分钟，对磨轨迹为1-2cm；

第三步：将下基底片按顺时针方向旋转30-60°，对磨2-4分钟，对磨轨迹为1-2cm；

第四步：再将上基底按顺时针方向旋转30-60°，对磨1-2分钟，对磨轨迹为3-4cm；

第一至四步保持摩擦过程中载荷不变，两对磨片完全接触，并且保证摩擦过程中持续通入干燥氩气，控制腔内湿度。