[发明专利]金属/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：提供清洗后的金属箔和液态碳源分散液；所述液态碳源分散液由水性树脂溶液和表面润湿剂混合而成；

S2：将所述液态碳源分散液喷涂至所述金属箔的表面，烘干，得到金属箔/碳源复合体；

S3：将所述金属箔/碳源复合体叠层设置，置于惰性气氛环境中进行加热处理，以使碳源在金属箔上原位生长为石墨烯，得到叠层的金属箔/石墨烯复合体；

S4：对叠层的金属箔/石墨烯复合体进行真空热压处理，得到金属/石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：将所述金属箔/碳源复合体叠层设置，并置于惰性气氛环境中，加热至气体挥发温度，保温一定时间，以使碳源中的小分子以气体形式挥发，碳源中的大分子有机物发生断键脱氢转化成原子形态的碳；

S32：继续升温至石墨烯生长温度，保温一定时间，所形成的碳原子在金属箔的催化作用下反应，原位生长为石墨烯，得到叠层的金属箔/石墨烯复合体。

3.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述特征中的至少之一：

所述S31中的气体挥发温度为350～450℃；

所述S31中的保温时长为1～2.5h；

所述S31中的反应压力为小于等于500Pa；

所述S32中的石墨烯生长温度为1020～1170℃；

所述S32中的保温时长为1.5～3h；

所述S32中的反应压力为小于等于1个大气压。

4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，

所述水性树脂溶液的固含为5%～15%；

所述表面润湿剂占所述水性树脂溶液的质量占比为0.2%～0.5%。

5.根据权利要求4中所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述各特征中的至少之一：

所述水性树脂包括水性聚氨酯树脂、水性PVB树脂、水性苯丙树脂、水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚酯树脂中的一种或几种的复配物；

所述表面润湿剂包括BYK-9076、BYKP104S、KMT-7001、Surfynol104BC、SURFYNOL 104E和Dynol 604中的一种或几种的复配物。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述各特征中的至少之一：

所述金属箔为导电金属箔；

所述真空热压处理的热压烧结温度为850～1630℃；

所述真空热压处理的施加压力为60～100MPa；

所述真空热压处理的保压时长2.5～5h；

所述真空热压处理的反应腔室气压为10^-5～10^-3Pa。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足下述各特征中的至少之一：

所述金属箔包括铜箔、镍箔、钛箔、铁箔、钒箔、钴箔、锆箔中的至少一种；

所述金属箔的厚度为10～25µm；

所述金属箔的表面粗糙度为0.085～0.124µm；

所述金属箔的纯度为大于等于99.99%；

所述金属箔/碳源复合体中金属箔表面的碳源厚度为2～5µm；

所述S3中金属箔/碳源复合体的叠层层数为500～1200层。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属/石墨烯复合材料满足下述各特征中的至少之一：

所述金属/石墨烯复合材料的电导率相对于所述金属箔提高18%以上；

所述金属/石墨烯复合材料的抗拉强度相对于所述金属箔提高20%以上；

所述金属/石墨烯复合材料的断裂伸长率相对于所述金属箔提高15%以上；

所述金属/石墨烯复合材料的热导率相对于所述金属箔提高23%以上。