[發(fā)明專利]二維材料增強金屬基復(fù)合材料及其連續(xù)化制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910822067.6
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110512187B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉悅;楊昆明;范同祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;C23C16/26;C23C16/56;C23C16/54;C23C16/50
• 代理公司: 上海盈盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳

一種二維材料增強金屬基復(fù)合材料及其連續(xù)化制備方法，所述制備方法包括：采用卷對卷化學(xué)氣相沉積工藝，在金屬箔表面沉積單層或多層二維材料，形成復(fù)合箔；沉積過程中，通過卷對卷的傳輸，將所述復(fù)合箔逐層卷覆于沉積設(shè)備一端的內(nèi)模上；在完成卷覆的復(fù)合箔外包覆外模，并進行抽真空處理；將所述復(fù)合箔進行熱等靜壓處理，冷卻至室溫，獲得塊狀金屬基復(fù)合材料。上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模連續(xù)制備，且形成的金屬基復(fù)合材料性能得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種二維材料增強金屬基復(fù)合材料及其連續(xù)化制備方法。

背景技術(shù)

金屬基復(fù)合材料(metal matrix composites，MMCs)是以第二相為增強材料，金屬或合金為基體材料制備而成的復(fù)合材料，通過增強相材料提高金屬基底的某中所需特性的性能。

在作為金屬基復(fù)合材料的增強相材料中，二維材料作為增強相得到了廣泛的應(yīng)用。例如，以石墨烯為增強相，提高MMCs的導(dǎo)熱性能、以石墨烯為增強相提高材料的介電系數(shù)、以MoS₂為增強相提高材料的潤滑性能等。

但是現(xiàn)有技術(shù)中，很難實現(xiàn)二維材料在金屬基體中的平行排布，進而難以發(fā)揮二維材料的面內(nèi)特性；并且，目前仍然無法實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化的材料制備。

如何提高具有二維材料增強相的金屬基復(fù)合材料的性能是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種二維材料增強相的金屬基復(fù)合材料及其制備方法，實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化的制備高性能的復(fù)合材料。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種二維材料增強金屬基復(fù)合材料的連續(xù)化制備方法，包括：采用卷對卷化學(xué)氣相沉積工藝，在金屬箔表面沉積單層或多層二維材料，形成復(fù)合箔；沉積過程中，通過卷對卷的傳輸，將所述復(fù)合箔逐層卷覆于沉積設(shè)備一端的內(nèi)模上；在完成卷覆的復(fù)合箔外包覆外模，并進行抽真空處理；將所述復(fù)合箔進行熱等靜壓處理，冷卻至室溫，獲得塊狀金屬基復(fù)合材料。

可選的，所述金屬包括具有催化活性的過渡金屬。

可選的，所述金屬包括Cu、Ni、Ru、Co以及Al中的至少一種。

可選的，所述二維材料包括：石墨烯、BN或MoS2。

可選的，所述卷對卷化學(xué)氣相沉積工藝還包括采用等離子體輔助生長。

可選的，還包括：在沉積所述二維材料之前，對所述金屬箔進行退火處理。

可選的，所述金屬為Cu，二維材料為石墨烯，所述Cu與所述石墨烯具有共格界面。

可選的，所述Cu與所述石墨烯界面的共格率達到80％以上。

可選的，采用卷對卷化學(xué)氣相沉積工藝在所述Cu箔上沉積石墨烯的壓強為1Torr～500Torr，溫度為800℃～1000℃，生長時間為20～30min。

可選的，所述熱等靜壓處理的溫度為850℃～950℃，壓力為50～100MPa，時間為30min～1h。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種二維材料增強金屬基復(fù)合材料，包括：多層致密堆疊為塊狀的復(fù)合箔，所述復(fù)合箔包括金屬箔以及沉積于所述金屬箔表面的單層或多層二維材料；所述二維材料各層之間平行排列。

可選的，所述金屬包括具有催化活性的過渡金屬。

可選的，所述金屬包括Cu、Ni、Ru、Co以及Al中的至少一種。

可選的，所述二維材料包括：石墨烯、BN或MoS2。

可選的，所述金屬為Cu，二維材料為石墨烯，所述Cu與所述石墨烯具有共格界面。