[发明专利]石墨烯纸-金属复合材料的制备方法

说明书

本申请公开一种石墨烯纸‑金属复合材料的制备方法，将石墨烯纸紧密贴附于阴极上，将阴极和阳极均浸入电解液中，阳极接电源正极，阴极接电源负极。阳极采用金属，开启电源通电时阳极的金属将会发生电解生成金属离子进入电解液中，在阴极的石墨烯纸上会生成金属镀层，实现石墨烯纸和金属的复合，制备过程较为简单，耗时短，耗能少，易控制镀层厚度，能够实现工业化。

技术领域

本申请一般涉及石墨烯基复合材料技术领域，具体涉及一种石墨烯纸-金属复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯是目前世界上已知的最薄的材料，它拥有许多极其优异的物理性质，例如：透光率高，导热系数高，电子迁移率高，电阻率低，室温下也可呈现霍尔效应等等。在现有技术水平下，多层石墨烯叠加时会发生团聚现象，无法得到较厚而性能相差不大的材料。而单层/少层石墨烯因为太薄必须与基底一起使用，因基底与石墨烯薄膜的厚度差异很大，导致薄膜的热沉积及散热性能主要与基底相关，很难有效提高。氧化石墨烯是石墨烯经过氧化后的产物，可制备成较厚的微米级薄膜结构。还原氧化石墨烯是在氧化石墨烯的基础上进行还原，性能稳定，可作为热管理材料进行应用。随着其制备技术的发展，目前还原氧化石墨烯的导热系数超过了金刚石、GPI薄膜等非金属材料，并且具有较好的柔韧性。但由于目前的工艺所限，石墨烯纸厚度较薄，通常在100um以下，所以它的强度较低，耐冲击性较差，在工业应用上有局限性。石墨烯纸-金属复合材料在保留原石墨烯纸优异导热性的基础上，增强其强度和耐磨性等力学性能，使其更具有实用性。

目前，已经有较多的石墨烯/石墨烯纸-金属复合材料制备方法，其中绝大多数都是气相沉积法或者物理结合的方法，例如：化学气相沉积是以碳氢化合物为碳源，同时将预镀金属装在石英舟中放在反应室中，在保护气氛下加热到一定温度，在金属基体上生长石墨烯的同时预镀金属沉积在石墨烯表面形成负载金属石墨烯。对原料、产物及反应的类型有较高的要求，制备成本昂贵。热蒸发法是在真空室内采用加热的方法将被蒸发金属蒸发后沉积在含有石墨烯的Si或SiO2基片上，所需环境条件为真空，实验条件高。水热法是在高压釜内，以水溶液作为反应介质，在一定的温度和溶液的自生压力下原始混合物进行化学反应的一种合成方法。水热反应过程非可视，高压釜密封性要好，高温高压。上述几种方法往往存在着制备过程繁琐，耗能高，耗时长，难以工业化。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种石墨烯纸-金属复合材料的制备方法。

本发明提供一种石墨烯纸-金属复合材料的制备方法，其特殊之处在于，包括：配置电解液，制备阴极和阳极，所述阳极采用金属，所述阴极采用金属或其他导电材料；将石墨烯纸紧密贴附于所述阴极上，在将所述石墨烯纸紧密贴附于阴极上前沿着其轮廓方向在其上面均匀设置若干个孔；将所述阴极和所述阳极均浸入电解液中；所述阳极接电源正极，所述阴极接电源负极，开启所述电源。

进一步地，该方法还包括开启所述电源前在所述石墨烯纸上覆盖一绝缘薄膜。

进一步地，所述石墨烯纸为圆形，所述若干个孔沿着圆周设置，径向和轴向任意相邻两个孔之间的距离均为1mm。

进一步地，该方法还包括在将所述石墨烯纸上设孔之后清洗所述石墨烯纸并干燥，清洗所述石墨烯纸采用的是无水乙醇超声波。

进一步地，该方法还包括在将所述石墨烯纸紧密贴附于所述阴极上之前清洗所述石墨烯纸并干燥，清洗所述石墨烯纸采用的是无水乙醇超声波。

进一步地，该方法还包括开启所述电源前对所述电解液进行水浴加热，加热温度为20～100摄氏度，开启电源的时机为水温恒定后。

进一步地，所述电解液的成分按重量百分比计，包括如下组分：丙三醇1-15％，三乙醇胺1-15％，四甲基氯化胺0.5％-6％，丙酮0-2％，其余为甲醇。

进一步地，所述阳极采用铜片，所述阴极采用金属或其他导电材料。

进一步地，所述电源的设置电流为0.02A～0.5A。