[發明專利]一種石墨烯金屬疊層復合材料導電性調控方法及裝置

在審

• 申請號: 202210094251.5
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114425901A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 李昕;史浩飛;馬金鑫;徐鑫;余杰;姜浩;段銀武;黃德萍;邵麗
• 申請（專利權）人: 重慶墨希科技有限公司;中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: B32B37/06
• 分類號: B32B37/06;B32B37/10;C01B32/184;C01B32/194
• 代理公司: 重慶渝之知識產權代理有限公司 50249
• 代理人: 陸蕾

本發明涉及石墨烯金屬材料領域，公開了一種石墨烯金屬疊層復合材料導電性調控方法及裝置，該方法是在材質不同的金屬基材的表面上生長石墨烯后，將兩種以上生長有石墨烯的材質不同的金屬基材層疊兩層以上，再通過熱壓燒結制得石墨烯金屬疊層復合材料。該制備裝置包括一體化腔室，一體化腔室內設有主腔室和若干與主腔室連通的子腔室，一體化腔室內設有熱壓成型機構和將金屬基材由子腔室轉移至主腔室的轉移機構。該方法具有工藝簡單、生產周期短、成品率高的優點，生產出的產品具有高導電性，且本發明能生產出不同導電率的產品，生產更為靈活，能適配不同技術領域對導體材料的要求。

技術領域

本發明涉及石墨烯金屬材料領域，具體涉及一種石墨烯金屬疊層復合材料導電性調控方法及裝置。

背景技術

隨著電子、傳導等技術領域的不斷發展，對導體的傳導性能要求也逐步提高。目前，研究人員已經能夠通過旋轉提拉法制備單晶的技術得到銅單晶，其具有比銀更高的導電率，但此技術的生產條件苛刻，成品率低，并不適用于工業化大規模生產。石墨烯作為一種具有高導電率、高電子遷移率的材料，其在傳導、傳輸等技術領域中的應用被人們寄予厚望。最初，研究人員通過還原氧化石墨烯與銅離子復合制備納米復合材料，由于氧化石墨烯的高缺陷密度而使得導電率的提高程度有限；后來利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)技術在金屬銅粉表面生長石墨烯，再通過熱壓燒結技術使得石墨烯-銅致密化得到復合材料，雖然其導電率有所提升，但仍不滿足要求，主要是因為石墨烯在復合材料內部的分布分散，并不具有較大尺寸的連續性，從而導致其不能完全體現石墨烯的高導電率和高電子遷移率。目前，研究人員利用CVD技術在銅基箔/板的表面生長石墨烯，再通過熱壓燒結致密化技術制備復合材料，如此得到的復合材料，其上的石墨烯具有二維連續性，從而較為充分地展現出了石墨烯優異的傳導性能，使得銅基石墨烯復合材料的導電率接近甚至高于純銀。

然而，目前通常是將多張同一種金屬箔熱作為石墨烯的生長基材，生長石墨烯后通過熱壓燒結制得含有一種金屬的金屬石墨烯復合材料(稱為“石墨烯單金屬復合材料”)，其雖然具有高導電率，但這樣的石墨烯單金屬復合材料的種類有限，即具有不同導電率的石墨烯單金屬復合材料的種類有限。而電子、傳導等技術領域對導體材料的導電率的要求不盡相同，例如，有的技術領域要求導體材料的導電率高于石墨烯單金屬復合材料A的導電率，而有的技術領域要求導體材料的導電率可以低于石墨烯單金屬復合材料A的導電率，但同時要高于石墨烯單金屬復合材料B的導電率，但并不存在導電率介于石墨烯單金屬復合材料A與石墨烯單金屬復合材料B之間的石墨烯單金屬復合材料。如此，就會存在石墨烯單金屬復合材料的高導電率與電子、傳導等技術領域對導體材料的要求不適配的問題，從而導致在對導體材料的導電率要求較低的技術領域中使用了具有高于要求的導電率的金屬石墨烯復合材料，造成了浪費。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種石墨烯金屬疊層復合材料導電性調控方法及裝置，以解決現有技術中石墨烯單金屬復合材料的高導電率與電子、傳導等技術領域對導體材料的要求不適配的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種石墨烯金屬疊層復合材料導電性調控方法，包括石墨烯生長步驟和熱壓成型步驟，在石墨烯生長步驟中，在材質不同的金屬基材上生長石墨烯，在熱壓成型步驟中，將兩種以上生長有石墨烯的材質不同的金屬基材層疊兩層以上，再通過熱壓燒結制得石墨烯金屬疊層復合材料。

可選地，所述石墨烯生長步驟和熱壓成型步驟在同一腔室內進行。

可選地，在石墨烯生長步驟中，石墨烯的生長溫度為800～1500℃。

可選地，在石墨烯生長步驟中，金屬基材上的石墨烯為1～5層。

可選地，所述金屬基材選用金屬箔/板，金屬箔/板的厚度為3μm～100mm。

可選地，在熱壓成型步驟中，熱壓成型的溫度為600～1100℃。

可選地，在熱壓成型步驟中，熱壓成型的壓力大于10MPa。