[发明专利]一种石墨烯铝合金复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯铝合金复合材料的制备方法，制备方法如下：S1、用低温等离子体对过筛后的球形Al粉进行预处理，将石墨烯加入到无水乙醇中进行搅拌分散，然后进行超声波分散得石墨烯分散液；S2、将预处理后的球形Al粉与石墨烯分散液混合，再次进行超声分散，得到铝合金/石墨烯无水乙醇悬浊液，搅拌加热至至无水乙醇部分挥发，得乳状的复合微粒，冷冻干燥，得粉末状的复合微粒；S3、将S2所得粉末加入球磨机进行球磨，得到石墨烯铝合金复合材料。本发明以铝合金微粒为核心粒子，外层包覆石墨烯微粒，以较为经济实惠的方式，解决了石墨烯易团聚的问题，并最大限度保留了铝合金和石墨烯各自的优异性能，为石墨烯电磁屏蔽提供了一种原材料。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体为一种石墨烯铝合金复合材料的制备方法。

背景技术

铝合金材料具有质量轻、密度小、耐腐蚀性能好、化学性能稳定等优良特性，被广泛应用。但随着技术需求的提高，单一合金材料不能满足当代工业对多功能的需求，需开发性能更加优异的复合材料。

石墨烯是一种由sp²杂化的碳原子以六边形周期排列的二维蜂窝晶格结构，其厚度仅为一个碳原子的直径，作为一种新型的纳米二维材料，石墨烯具有强度高、韧性强、质量小、光学性能好、导电性能优等多个优异性能。近年来，人们一直尝试将石墨烯与其他具有优良性能的材料相融合，期望以最小成本来达到复合材料的多功能性。

目前，石墨烯复合微粒的制备有四种不同方法：机械混搅法、溶液共混法、异相沉积法和原位生成法。

机械混搅法是将石墨烯的剥离和铝合金混合同步进行，该方法的优势是将石墨烯的制备和片层状的石墨烯与其它粉末混合同时进行，提高了制备效率，但在制备的过程中，不可避免地导致石墨烯的团聚，从而板结成块状，而使单层石墨烯优良性能和导电特性受到阻碍。

溶液共混法是将石墨烯分散到无水乙醇中，在核心粒子上裹上一层粘性物质，通过搅拌的方法，使得石墨烯与核心粒子充分接触，在粘结剂的作用下，石墨烯粘附到核心粒子的表面，从而制得复合微粒，这种方法的优点在于石墨烯在乙醇中分散均匀，石墨烯能和核心粒子很好的接触，制备的成本较为低廉。但是在机械搅拌下，加入的粘性物质，不仅能使石墨烯粘附到铝合金微粒表面，也能使铝合金和铝合金粘黏，石墨烯与石墨烯粘黏，导致制备的包覆效果好的复合粒子占比较少且所得到复合粒子流动性差。

异相沉积法是先制备表面具有相反电荷的石墨烯胶体和其他复合粒子胶体，将两种不同的胶体进行混合，由于电荷的相互吸引，两种胶体沉积下来，形成复合粒子，该方法有效地将石墨烯厚度控制在3nm以下且分散均匀，再通过SPS放电等离子烧结获得高导电率的石墨复合材料，但是在加入沉淀剂过程中易造成局部浓度过高，导致所制备的微粒混合不均匀，大小不一。同时削弱石墨烯的导电能力。

原位生成法是在一定条件下，通过化学反应，在基体内原位生成一种或者几种增强相，此种方法制备的复合微粒具有颗粒细小、热力学性能稳定、结合强度高等优点。但是此方法实验精度要求高，并且制备过程中大量的使用有毒试剂对环境不友好，适用范围比较局限，且难以在表面找到相应的结合点。

综上所述，现有的石墨烯复合材料的制备方法均不能有效地解决石墨烯易团聚和导电性能差的问题。鉴于传统的制备方法的各种缺陷，因此有必要采取新的工艺制备复合材料。

发明内容

本发明提供一种石墨烯铝合金复合微粒的制备方法，传统的溶液共混法能很好地解决石墨烯分散和团聚的问题，但包覆效果差，且生产效率较低，而球磨法生产效率较高，但无法解决石墨烯易团聚的问题。本发明结合两种方法的长处，通过较为经济的成本，获得成品率较高的复合微粒。

本发明的技术方案是，一种石墨烯铝合金复合材料的制备方法，具体制备方法为：

S1、将球形铝合金过筛，取粒径在0.2mm~0.125mm的球形Al合金粉末；

S2、在保护气氛中，利用低温等离子体对过筛后的球形Al合金粉末进行预处理；