[发明专利]一种三维结构石墨烯增强铜基复合材料的制备方法

摘要

一种三维结构石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，本发明涉及复合电极材料的制备方法。本发明要解决现有石墨烯增强铜基复合材料中，液态铜在石墨烯表面难润湿、界面处易形成孔洞和缺陷等，这导致石墨烯与铜的接触不充分，制作的石墨烯增强铜基复合材料导热性与导电性下降的问题。本发明的方法：首先采用化学气相沉积方法，在泡沫铜基体上制备三维石墨烯，然后在石墨烯表面上蒸镀一层铜，最后将蒸镀有铜的三维石墨烯/泡沫铜材料与铜粉进行放电等离子烧结。本发明用于三维结构石墨烯增强铜基复合材料的制备。

主权项

一种三维结构石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、将泡沫铜置于丙酮中超声预处理10min～20min，得到预处理后的泡沫铜，将预处理后的泡沫铜置于化学气相沉积装置中，抽真空后，通入氢气，调节氢气气体流量为2sccm～20sccm，调节化学气相沉积装置中压强为10⁵Pa，在压强为10⁵Pa和氢气气氛下，将温度升温至800℃～1000℃，并在温度为800℃～1000℃下，退火处理10min～30min；二、通入甲烷，调节甲烷的气体流量为10sccm～100sccm，在压强为10⁵Pa和温度为800℃～1000℃的条件下进行沉积，沉积时间为5min～60min，沉积结束后，关闭加热电源，停止通入甲烷，在氢气气氛下，冷却至室温，得到三维结构石墨烯/泡沫铜；三、将三维结构石墨烯/泡沫铜置于真空镀膜装置中，抽真空至5×10^‑4Pa以下，以铜为蒸镀材料，调节蒸镀电流为100A～120A，蒸镀时间为1s～60s，得到蒸镀有铜的三维结构石墨烯/泡沫铜；四、将蒸镀有铜的三维结构石墨烯/泡沫铜与铜粉放入石墨模具中，在烧结压力为20MPa～50MPa、电流通断时间比为(8～64)ms:8ms及升温速率为50℃/min～100℃/min的条件下，将温度升温至800℃～1000℃，然后在烧结压力为20MPa～50MPa、电流通断时间比为(8～64)ms:8ms及烧结温度为800℃～1000℃的条件下进行放电等离子烧结1min～5min；所述的蒸镀有铜的三维结构石墨烯/泡沫铜与铜粉的质量比为1:(10～20)；五、关闭放电等离子烧结设备，采用水冷降温，取出块状复合材料，即得到三维结构石墨烯增强铜基复合材料。