[发明专利]二维碳素-金属构型化复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种二维碳素-金属构型化复合材料，其特征在于：其由体积分数为20-90％的金属箔片和10-80％的碳素材料同轴构型得到；

所述金属箔片选自铝箔或表面修饰的铜箔；

所述碳素材料选自石墨纸、鳞片石墨、石墨烯纳米片和石墨烯薄膜中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的二维碳素-金属构型化复合材料，其特征在于：所述表面修饰的铜箔的过程为：采用磁控溅射或化学气相沉积的方法对铜箔进行表面合金化、表面镀膜或原位生长石墨烯。

3.根据权利要求2所述的二维碳素-金属构型化复合材料，其特征在于：所述原位生长石墨烯为单层或多层的石墨烯，石墨烯的厚度为0.3-30nm，片径为0.1-30μm；

优选地，石墨烯的片径为0.5-10μm。

4.根据权利要求1所述的二维碳素-金属构型化复合材料，其特征在于：所述铝箔和表面修饰的铜箔的宽度均为10-50cm，厚度均为10-30μm；和/或，

所述石墨纸的纯度为99.9％，厚度为10-30μm，宽度为10-50cm；和/或，

所述鳞片石墨的纯度为99.9％，片径为0.5-5μm；和/或，

所述石墨烯纳米片的片径为5-10μm；和/或，

所述石墨烯薄膜的厚度为40-60μm。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的二维碳素-金属构型化复合材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)、将金属箔片进行退火还原，得到退火的金属箔片；

(2)、将所述退火的金属箔片和碳素材料叠层卷制成单芯同轴圆柱体坯料；

(3)、将所述单芯同轴圆柱体坯料在氩气保护下进行热等静压烧结，得到碳素-金属复合材料坯体；

(4)、将所述碳素-金属复合材料坯体去除包套，在400-600℃或700-1000℃下热挤压得到二维碳素-金属构型化复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述金属箔片选自铝箔或表面修饰的铜箔；和/或，

所述表面修饰的铜箔的过程为：采用磁控溅射或化学气相沉积的方法对铜箔进行表面合金化、表面镀膜或原位生长石墨烯；和/或，

所述原位生长石墨烯为单层或多层的石墨烯，石墨烯的厚度为0.3-30nm，片径为0.1-30μm；和/或，

所述石墨烯的片径为0.5-10μm；和/或，

所述铝箔和表面修饰的铜箔的宽度均为10cm，厚度均为10-30μm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述碳素材料选自石墨纸、鳞片石墨、石墨烯纳米片和石墨烯薄膜中的一种以上。

8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，当所述退火的金属箔片为退火的铜箔时，采用磁控溅射或化学气相沉积的方法对退火的铜箔进行表面合金化、表面镀膜或原位生长石墨烯的修饰；和/或，

步骤(2)中，当所述碳素材料为鳞片石墨或石墨烯纳米片时，超声分散后喷洒在退火的金属箔片的表面，烘干后一起卷制成单芯同轴圆柱体坯料；和/或，

步骤(2)中，所述单芯同轴圆柱体坯料的直径为6cm，高度为10-50cm。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述热等静压烧结时，烧结温度为400-600℃或700-1000℃，烧结压力为130Mpa，保温时间为2h，升温速率为10℃/min；

优选地，当金属箔片为铜箔时，所述烧结的温度为700-1000℃；当金属箔片为铝箔时，所述烧结的温度为400-600℃。

10.一种如权利要求1所述的二维碳素-金属构型化复合材料在热管理领域中的应用。