[發(fā)明專利]一種石墨烯復合泡沫金屬及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610280667.0
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN107335598B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 徐海波;周泉竹
• 申請（專利權）人: 徐海波
• 主分類號: B05D7/14
• 分類號: B05D7/14;C01B32/194;C01B32/198;C22C1/08;C22C9/00;C22C21/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 楊雯茜;姚亮

本發(fā)明提供了一種石墨烯復合泡沫金屬及其制備方法。該制備方法包括以下步驟：將泡沫金屬浸泡于含有氧化石墨烯量子點與石墨烯構成的復合納米材料的分散液中，排除泡沫金屬孔隙中殘留的空氣后，去除其表面上的溶劑；或者將泡沫金屬加熱后浸泡于上述分散液中，待其冷卻后去除表面上的溶劑；使復合納米材料包覆在泡沫金屬表面上，形成由氧化石墨烯量子點與石墨烯構成的石墨烯層，得到該石墨烯復合泡沫金屬。該石墨烯復合泡沫金屬包括泡沫金屬基底和泡沫金屬基底表面上的石墨烯層，該石墨烯層是由氧化石墨烯量子點與石墨烯構成的，其具有石墨烯層的尺寸和性能可控，顯著抑制石墨烯的層間堆疊作用，石墨烯層與泡沫金屬基底間的結合力高等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于功能材料技術領域，具體為一種石墨烯復合泡沫金屬及其制備方法，該石墨烯復合泡沫金屬可以用于導電、導熱、散熱、隔熱、電磁屏蔽、消音、減震、電池電極、過濾等領域。

背景技術

石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/V·s，遠高于碳納米管或硅晶體，而且它的電阻率只有10^-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。石墨烯還有一個重要的特性，能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應，因此在其領域的深入研究將對未來電子器件的發(fā)展發(fā)揮特殊的作用，并可用于制備低能耗的高速電子器件。作為目前發(fā)現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業(yè)革命。

盡管石墨烯材料有著眾多突出性能優(yōu)勢，然而在應用中如何提高其分散穩(wěn)定性能，如何避免石墨烯層層堆疊導致回到類石墨性能，仍然是制約石墨烯應用的關鍵問題。要解決上述問題，需通過兩種途徑：一是，實現石墨烯單分散于水溶液或有機溶液中，然后利用濕法加工工藝沉積于應用器件表面，將水和有機溶劑揮發(fā)后得到有層間保護的石墨烯層層堆疊物；二是，利用比表面積大的固相載體實現石墨烯三維立體固相單分散。

泡沫金屬一般定義為一種金屬基體中含有一定數量、一定尺寸孔徑、一定孔隙率的金屬材料。它從結構上可分為開孔和閉孔兩種形式，前者具有連續(xù)貫通的三維多孔結構，流體可以從中間流過；后者內部氣孔相互獨立，并且每個氣孔都是封閉的。金屬泡沫材料獨特的特征結構，使它具有輕質、吸音減震、隔熱(閉孔)、散熱(開孔)、電磁屏蔽、高比強度等多功能復合特性。對于開孔泡沫金屬，高孔隙率和復雜的三維立體網狀結構使它具有很好的散熱作用，高換熱效率使它在緊湊型換熱器散熱和微電子器件冷卻中的應用具有十分廣闊的前景(開孔泡沫金屬用于緊湊型熱交換器的研究進展，化工進展，2008年第27卷第5期)。

泡沫金屬的表面積可達10～100cm²/cm³，又具有很多突出的物理、化學和機械性能，特別適合作為石墨烯沉積的固相分散載體，二者復合可以產生許多優(yōu)異的性能，克服泡沫金屬和石墨烯單獨存在時的諸多缺陷。例如，泡沫銅盡管散熱面積大，但導熱性能差，導致作為散熱器件性能并不好，通過與石墨烯復合可提高表面導熱性能，有望解決這一問題；泡沫鐵作為過濾材料應用，易腐蝕，通過表面包覆石墨烯可以提高其抗腐蝕能力；泡沫鎳作為電池電極，通過擔載石墨烯可獲得更大的電催化活性表面積，更好的表面導電性；閉孔泡沫鋁作為隔熱或消音材料，表面包覆石墨烯可以消除熱點、增加聲波阻尼特性，從而提高隔熱和消音效果。

CN101831622A公開了一種化學氣相沉積法，在煅燒后的金屬泡沫材料上沉積石墨烯，這種方法生產效率低、成本高，不適合工業(yè)化生產。CN104176731A公開了一種通孔石墨烯泡沫的制備方法，通過沸騰沉積法將石墨烯飽和溶液沉積在燒結有銅基板的金屬泡沫骨架上，該專利采用石墨烯飽和溶液易導致石墨烯團聚、堆疊，實質上其得到的是石墨沉積在金屬泡沫骨架上的材料。