[发明专利]一种石墨烯增强金属/合金复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于：首先配置含石墨烯和金属离子的溶液，然后对含石墨烯和金属离子的溶液进行定向处理使其中的石墨烯沿平面x铺展，最后保持含石墨烯和金属离子的溶液中的石墨烯的铺展状态不变，将其输送至平行于平面x的阳极板和阴极板之间进行电化学沉积，使石墨烯和金属或合金共同沉积到阴极板上得到石墨烯增强金属/合金复合材料；

所述定向处理是指先控制含石墨烯和金属离子的溶液沿管道流动一段时间实现流体初次定向，再保持流动状态不变，对管道中的含石墨烯和金属离子的溶液施加交变电场实现交变电场诱导定向。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，含石墨烯和金属离子的溶液沿管道流动的速率为2cm/s～20cm/s。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，采用的装置包括超声池、叶片泵、管道Ⅰ和管道Ⅱ，管道Ⅰ的入口端连接超声池，出口端连接叶片泵，管道Ⅱ的入口端连接叶片泵，出口端连接超声池；沿着含石墨烯和金属离子的溶液的流动方向，管道Ⅱ分为多段，其中一段为电场诱导区段，电场诱导区段位于交变电场中，电场诱导区段中包含电沉积区段，且电沉积区段位于电场诱导区段沿着含石墨烯和金属离子的溶液的流动方向的前端，电沉积区段的内壁上安装所述阴极板和阳极板；

含石墨烯和金属离子的溶液配置好后即加入至超声池中，制备过程中实时采用高能超声对超声池中的含石墨烯和金属离子的溶液进行分散处理；所述高能超声的功率为500W以上。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，阳极板为纯铅板、纯铜板或纯镍板，阴极板为待强化的导电金属或合金基底。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，阴极板经过打磨，具体是通过磨抛机用220目～2500目砂纸按由粗到细的顺序进行打磨。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含石墨烯和金属离子的溶液为石墨烯-铬复合液，其配置过程包括如下步骤：

(1)将20mg～120mg石墨烯加入至800mL去离子水中得到石墨烯分散液；

(2)向石墨烯分散液中加入180g CrO₃并充分溶解，然后向溶液中加入1mL质量分数为98％的浓硫酸；

(3)向步骤(2)得到的溶液中加入1.67mL质量分数为30％的双氧水，得到混合溶液；

(4)向步骤(3)得到的混合溶液中加入去离子水至总体积为1000mL，用超声分散仪对混合溶液超声30min，得到石墨烯-铬复合液。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强金属/合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述含石墨烯和金属离子的溶液为石墨烯-锡铋复合镀液，其配置过程包括如下步骤：

(1)将4.513g SnCl₂·2H₂O和50.434g一水合柠檬酸溶于80mL去离子水中，再滴入1mL浓度为1M的盐酸溶液，得到锡盐溶液；

(2)将3.881gBi(NO₃)₃·5H₂O和23.377g乙二胺四乙酸溶于50mL去离子水中，再加入40mL氨水，得到铋盐溶液；

(3)将50mL聚乙二醇与步骤(1)中配置的锡盐溶液和步骤(2)中配置的铋盐溶液倒入烧杯中混合，并加入去离子水至700mL，再用盐酸或氨水将pH值调节至3.84，加去离子水至800mL，得到锡铋络合物溶液；

(4)将8g十四烷基三甲基溴化铵与20mg～120mg石墨烯加入锡铋络合物溶液中得到混合溶液，然后用超声分散仪对混合溶液超声30min，得到石墨烯-锡铋复合镀液。