[发明专利]石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法及装置

说明书

本发明涉及石墨烯金属复合材料制备技术领域，公开了一种石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法及装置，该方法包括石墨烯生长步骤和轧制成型步骤，石墨烯生长步骤和轧制成型步骤在同一腔室内进行；该装置包括一体化腔室，一体化腔室内划分为生长区和轧制区，生长区内设有夹具和用于分离金属材料与夹具的分离机构，轧制区内设有轧制机构，一体化腔室内设有用于传输金属材料的传输机构。本发明将石墨烯生长步骤和轧制成型步骤集于一体化腔室内进行，无需在两个独立腔室之间转移金属材料，从而避免金属材料接触空气，进而避免氧气、灰尘等物质对生长有石墨烯的金属材料造成影响，提高石墨烯金属复合材料的导电率。

技术领域

本发明涉及石墨烯金属复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法及装置。

背景技术

金属导体材料大量应用于电力传输、电子信息、设备装置等领域，随着应用场景的极致细化深入，对金属导体材料提出了更高的性能要求。石墨烯是一种电子迁移率可达2×10⁵cm²/(V×S)、弹性模量可达1.0TPa的材料，因此将石墨烯与金属复合制成高导电率的复合材料在近年来逐渐成为研究热点。目前，人们已经通过化学气相沉积法将碳源裂解后在金属箔的表面沉积生长形成石墨烯，从而得到高导电率的石墨烯金属复合材料。

在实际应用中，为了使得石墨烯金属复合材料在具有高导电率的同时，具有更优的力学性能，通常会对石墨烯金属复合材料进行进一步加工处理，使之成为板材，从而方便后续加工。但通常情况下，金属箔上生长石墨烯的过程是在管式生长设备内完成的，而对石墨烯金属复合材料的进一步加工处理是在其他后处理设备内完成的，这就导致生长有石墨烯的金属箔需要在不同设备间转移，转移过程中，氧气、灰尘等物质对生长有石墨烯的金属箔造成影响，进而会降低石墨烯金属复合材料的导电率。并且，为了避免金属箔在高温下接触空气被氧化，金属箔在转移前需要进行降温处理(金属箔上生长石墨烯时，腔室内的温度可达1000℃)，而在转移后进行进一步加工处理时又需要升温处理，如此，存在能源消耗大、热量浪费的问题，且生产流程也较为繁琐。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法及装置，用于解决现有技术中石墨烯金属复合材料的制备过程中需要转移而导致产品导电率降低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法，包括石墨烯生长步骤和轧制成型步骤，所述石墨烯生长步骤和轧制成型步骤在同一腔室内进行。

可选地，在石墨烯生长步骤中，腔室内的温度为500～1200℃。

可选地，在石墨烯生长步骤中，腔室内的温度为800～1200℃。

可选地，在石墨烯生长步骤中，预先对腔室进行抽真空处理，使得腔室内的气压P满足如下条件：0＜P≤100KPa。

可选地，在石墨烯生长步骤中，预先对腔室进行抽真空处理，使得腔室内的气压P满足如下条件：0＜P≤100Pa。

可选地，在石墨烯生长步骤中，用于生长石墨烯的金属材料选自铜、银、金、钯、镍、钨、铝、铁和合金中的一种。

可选地，在石墨烯生长步骤中，用于生长石墨烯的金属材料为金属箔/板。

可选地，所述金属材料的厚度为3μm～100mm。

可选地，所述金属材料上生长的石墨烯为1～10层。

可选地，在轧制成型步骤中，轧制温度为500～1200℃。

可选地，在轧制成型步骤中，轧制压力为1～100MPa。

可选地，在轧制成型步骤中，轧制速度为1～1000mm/s。