[發明專利]一種摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811549827.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109593980A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 王三勝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C21/00;B22F9/04;B22F3/14
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發明公開了一種摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)稱取以下重量份數的原料：少層石墨烯粉2?5份，鋁粉80?120份，分散劑50?70份；(2)將少層石墨烯粉置于分散劑中混合均勻；(3)將鋁粉加入步驟(2)制備的溶液中，混合均勻；(4)將步驟(3)所得溶液球磨制得混合漿料；(5)干燥；(6)燒結，獲得摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料。本發明制備工藝簡單，反應條件可控，原料成本較低，制備的摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料導電率明顯增強，綜合性能提高。

技術領域

本發明屬于金屬復合材料制備領域，具體涉及一種摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術

自從50年前金屬基復合材料首次被提出以來，金屬基復合材料憑借它優異的力學性能和物理性能得到了廣泛的關注并發展迅速。金屬基復合材料前期主要應用于軍事、國防、航天等領域，近年來，也逐步擴展應用于民用領域，目前已在體育用品、汽車、船舶、建筑、石油化工、生物等領域實現商業化的應用。

對于復合材料而言，一般是由性能各異的兩相構成，即增強體和基體，因而其中一相(增強體)在基體中是否能夠均勻分散以及兩相之間的界面結合是其制備的最為關鍵問題，這直接導致了復合材料性能的好壞。按照增強體的不同加入方式，復合材料的制備方法分為兩大類，即內部原位生成法和外部強制加入法，外部強制加入法又可分為固態法和液態法，其中固態法主要是粉末冶金法；液態法包括攪拌熔鑄法、液態浸滲法、噴射沉積法等。

石墨烯是迄今為止最好的具有二維平面結構的材料，它的各種性質，包括力學性質、電學性質和導熱性能等是人類發現的材料中最好的。它獨特的結構引起的一系列優異性能激發起了各國學者研究的興趣，各國均投入大量的人力物力進行開發研究。石墨烯具有優異的力學和物理性能，用其增強鋁可獲得高強度、高導電率的復合材料，這對于電力傳輸技術會形成巨大的技術推動。石墨烯包括單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯，單層石墨烯是指由一層以苯環結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子構成的一種二維碳材料；雙層石墨烯是指由兩層以苯環結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛，AA堆垛等)堆垛構成的一種二維碳材料；少層石墨烯是指由3-10層以苯環結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛構成的一種二維碳材料；多層石墨烯又叫厚層石墨烯，它是指厚度在10層以上10nm以下苯環結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛構成的一種二維碳材料。

石墨烯的力學性能及熱物理性能明顯優于傳統材料，是一種理想的增強體。目前石墨烯/鋁復合材料的研究剛剛起步，但已顯示出石墨烯超強的強化效果，因此有必要對該復合材料進入深入研究，然而目前還并未有關于液態法制備石墨烯/鋁復合材料的相關報導，故如何提供一種新的方法制備摻雜石墨烯的鋁基復合材料是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種制備工藝簡單，所制備的鋁基復合材料導電率明顯增強、綜合性能高的摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種摻雜少層石墨烯的鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟：

(1)稱取如下重量份數的原料：少層石墨烯粉2-5份，鋁粉80-120份，分散劑50-70份；

(2)將少層石墨烯粉置于分散劑中超聲震蕩，使其混合均勻；

(3)在步驟(2)所述的溶液中加入鋁粉，超聲震蕩，使其混合均勻；

(4)將步驟(3)所得的溶液和鋼球置于球磨罐中，將球磨罐放入高能球磨機進行球磨，制得混合漿料；

(5)將步驟(4)所述的混合漿料放入干燥箱內干燥至粉末狀，獲得混合粉末；