[发明专利]一种铜-石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜‑石墨烯复合材料及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：石墨烯0.8‑2.5％，锆1‑3％，钒0.5‑1.5％，镱0.02‑0.05％，铒0.02‑0.05％，铌0.01‑0.03％,余量为铜。其制备为将锆、钒、镱、铒、铌、铜加入球磨机球磨，得混合物；将石墨烯加至无水乙醇中，再加入分散剂，超声震荡后，得石墨烯悬浮液，在悬浮液中加入混合物，搅拌均匀，得混合悬液；将混合悬液加入球磨罐中，再加入铝锆偶联剂球磨，干燥后，得复合粉体；将复合粉体压制成型后在惰性气体保护下进行等离子放电烧结，得铜‑石墨烯复合材料。本发明制备的石墨烯‑铜复合材料不仅具有高硬度、高强度及很好的耐磨性和耐腐蚀，还具有优异的导电、导热性能。在电线、电池等高耐磨导电材料领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料，具体是一种铜-石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航天和电子等工业的迅猛发展，对材料的综合性能提出了更高的要求，单质材料已经很难满足实际需要，材料向复合化方向发展已经成为必然趋势。铜基复合材料已成为金属基复合材料领域的研究热点之一，在保证优良导电、导热、耐蚀性能的同时，要求铜基复合材料具有更高的强度。随着石墨烯生产技术越来越成熟，用石墨烯来改善材料性能的衍生品越来越多。石墨烯由于具有良好的机械性能与超高的导电导热性能，已经成为最理想的铜基复合材料增强体。

目前在石墨烯增强金属铜复合材料的研究方面取得了一定进展，虽然在铜基中加入石墨烯后强度有所增加，但导电率都相对下降。同时，在制备铜基复合材料过程会遇到碳纤维与铜基体的湿润性差，两者界面结合不理想，导致复合材料的机械性能较差。其次，石墨烯存在尺寸小，比表面积大，难以分散，很容易团聚等问题，严重影响复合材料均匀性及力学性能下降，使得铜基石墨烯复合材料不能够大规模生产。因此，研制高强度高导电，开发低成本的铜基石墨烯复合材料显得尤为重要。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种铜-石墨烯复合材料及其制备方法。本发明通过添加锆、钒、镱、铒、铌来提高石墨烯铜基复合材料的机械性能，且使得复合材料具有优异的导电性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铜-石墨烯复合材料，包括以下重量百分比的原料：石墨烯0.8-2.5％，锆1-3％，钒0.5-1.5％，镱0.02-0.05％，铒0.02-0.05％，铌0.01-0.03％,余量为铜。

本发明还提供所述铜-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述比例，将锆、钒、镱、铒、铌、铜加入球磨机球磨1-3h，得混合物；

(2)将石墨烯加至无水乙醇中，再加入分散剂，超声震荡30-60min后得石墨烯悬浮液，在悬浮液中加入混合物，超声搅拌均匀，得混合悬液；

(3)将混合悬液加入球磨罐中，再加入铝锆偶联剂球磨3-6h，干燥后，得复合粉体；

(4)将复合粉体压制成型后在惰性气体保护下进行等离子放电烧结，得铜-石墨烯复合材料。

优选地，所述分散剂由苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和蓖麻油硬质酸钠组成；其加入量为石墨烯重量的1.5-3.5％。

优选地，所述球磨是在球料比为5-10:1、转速为300-500r/min下球磨。

优选地，所述铝锆偶联剂的加入量为复合材料总量的0.5-1.5％。

优选地，所述压制成型是在压力为30-50MPa下压制成型。