[发明专利]一种石墨烯-铝复合材料的制备方法

说明书

本发明属于石墨烯复合材料，具体涉及一种石墨烯‑铝复合材料的制备方法，步骤1，将石墨烯加入至无水乙醇中超声反应10‑30min，然后加入分散剂二次超声1‑2h，得到石墨烯醇液；步骤2，将铝粉加入至石墨烯醇液中进行密封曝气反应2‑4h，得到分散混合醇液；步骤3，将分散混合液加入至减压蒸馏反应釜中减压蒸馏反应2‑4h，得到浓缩悬浊液；步骤4，将无水甲醇加入至浓缩悬浊液中搅拌均匀，然后进行电解反应2‑4h，得到混合甲醇液；步骤5，将茶多酚加入至混合甲醇液中搅拌均匀后过滤得到混合材料沉淀；步骤6，将混合材料沉淀密封加热30‑50min，冷却后乙醇洗涤烘干得到复合材料。本发明材料制备过程简单，工艺可调可控，成本较低，适合工业化生产，市场前景良好。

技术领域

本发明属于石墨烯复合材料，具体涉及一种石墨烯-铝复合材料的制备方法。

背景技术

由于空中悬挂跨度大，高架高压输电线除了对导线电缆的导电性有一定要求外，对导线电缆的强度也有一定要求。目前国内外较常用的高架高压输电导线包括铜导线和铝导线。与铝导线相比，铜导线的导电性好，强度高，但是铜导线的成本较高，且铜属于战略资源，而铝资源丰富，分布广泛，成本低，因此，有必要加大高架高压输电用铝导线电缆的开发应用。目前已工业应用的铝导线电缆材质包括纯铝和铝复合材料，其导电性与铜基材料比较，匹配性较低。近年来，随着高架高压输电线的悬挂跨度越来越大，对铝导线电的硬度、延伸率、导电性等提出了更高的要求。

单层石墨烯是一种片层厚度2nm左右、没有能隙具有线性能量分布的半导体，在单层石墨烯中，每个碳原子都贡献出一个未成键的电子，电子呈锥形分布，这些电子可以在晶体中自由移动，赋予石墨烯非常好的导电性。因此将石墨烯和铝金属复合，制备石墨烯铝基复合材料，将具有轻质高强和高热导率等优异性能，满足实际高架高压输电线领域的需求。

中国专利(CN201410280611.6)报道了一种石墨烯/铝复合材料的制备方法，采用机械球磨的方法制备石墨烯/铝复合粉，然后将复合粉冷压成型所得坯体搅入铝熔体中并浇铸成铸锭，然而所得复合材料的综合性能提高并不明显，这是因为石墨烯/铝复合粉冷压成型所得坯体在搅拌溶于铝液的过程中，石墨烯片发生团聚漂浮，并未达到均匀分散于铝基体的预期效果。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种石墨烯-铝复合材料的制备方法，制备过程简单，工艺可调可控，成本较低，适合工业化生产，市场前景良好。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种石墨烯-铝复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将石墨烯加入至无水乙醇中超声反应10-30min，然后加入分散剂二次超声1-2h，得到石墨烯醇液；

步骤2，将铝粉加入至石墨烯醇液中进行密封曝气反应2-4h，得到分散混合醇液；

步骤3，将分散混合液加入至减压蒸馏反应釜中减压蒸馏反应2-4h，得到浓缩悬浊液；

步骤4，将无水甲醇加入至浓缩悬浊液中搅拌均匀，然后进行电解反应2-4h，得到混合甲醇液；

步骤5，将茶多酚加入至混合甲醇液中搅拌均匀后过滤得到混合材料沉淀；

步骤6，将混合材料沉淀密封加热30-50min，冷却后乙醇洗涤烘干得到复合材料。

所述步骤1中的石墨烯在无水乙醇中的浓度为80-150g/L，所述石墨烯的粒径为5-10μm，所述超声的超声频率为10-15kHz，温度为30-50℃。

所述步骤1中的分散剂的加入量是石墨烯质量的40-70％，所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，所述二次超声的超声频率为20-40kHz，温度为60-70℃。

所述步骤2中的铝粉采用Al雾化粉体，粒径为20-40μm，所述铝粉加入量为石墨烯质量的110-140％。