[发明专利]一种石墨烯合金材料的制作方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯合金材料的制作方法，是指在金属薄膜基材上使用磁控定向涂覆工艺将金属化改性的石墨烯浆料涂覆于基材上、制取排列有序的石墨烯膜层、经真空烘干定型和金属薄膜基材复合压延制得一定厚度的复合薄膜材料。进一步将二层或三层以上复合薄膜材料进行多层冷压或高温压延制得数层复合材料,再经分切成条挤压制成线材、带材或切断成粒状材料。通过上述工艺制作的石墨烯合金是制作高导电率和轻量化电线，电缆的核心材料及铝、铜/铝合金或非晶态材料的增䃼剂。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯合金材料的制作方法，本发明制作的石墨烯合金材料可以用于制作高导电率和轻量化电线、电缆的核心材料以及铝、铜/铝合金或非晶态材料的增䃼剂等。

背景技术

石墨烯是最薄最轻:厚0.34nm,比表面积2630m2/g；载流子迁移率最高:室温下20万cm2/Vs（硅的100倍）,理论100万cm2/Vs；电流密度耐性最大:有望达到2亿A/cm2；强度最大最坚硬:破坏强度42N/m,杨氏模量与金刚石相当 ；导热率最高:3000-5000W/mK，是铜的13倍多。由此可见，如何将石墨烯应用到传统金属材料中来改善和提升金属材料在导电特性与快速散热特性， 使得含石墨烯的金属或合金成为极佳的导电及散热材料。用于大功率节能LED照明散热，轻量化导线，电缆线的材料增补剂。尽管石墨烯能提升传统金属材的综合特性和扩大其在各种领域中的应用, 但在使用中存在石墨烯难以与传统金属或其合金冶炼行业工艺相匹配，达到可控制的均匀混合及改性，阻止了石墨烯的应用。

发明内容

本发明的目的是一种石墨烯合金材料的制作方法，该方法所制成的石墨烯合金材料以任意物理形态应用到铜线、铝线、铜箔、铝箔及热镀锌板的制造中，并将石墨烯转变成一种可用于在金属冶炼时作为增补剂添加到铜、铝、锌、非晶态材料中制得含石墨烯的合金材料。这项发明为未来电子设备小型化、柔性化、轻量化导线和电缆的发展打开了一扇新的大门，突破了传统的技术屏障。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种石墨烯合金材料的制作方法，该方法包括在一金属薄膜基材上使用磁控定向涂覆工艺将金属化改性的石墨烯浆料涂覆于所述的金属薄膜基材上制取排列有序的石墨烯膜层的步骤，将所述的石墨烯膜层真空烘干定型后与另一金属薄膜基材复合压延成复合薄膜的步骤；其中，所述的磁控定向是指在浆料涂层的四周施加有方向性的磁场使得浆料按顺磁方向排列。

本发明中，该方法优选方案中还包括将多层所述的复合薄膜冷压或高温压延制得多层复合材料的步骤。进一步优选方案中，该方法还包括将所述的多层复合材料经分切成条挤压制成线材、带材或切断成粒状材料的步骤。

本发明中，所述金属薄膜基材中的金属优选为铜、镍、银、铝、锌中的一种或多种任意组合的合金，所述的金属薄膜基材为厚度为0.010mm ~ 1.0mm、宽度为5mm ~ 2000mm的卷材或片材。

本发明中，所述的金属化改性的石墨烯浆料是指含有由铜、镍、铝、银、锌、钴、铁、钛、氮化铝、碳化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化硅和磁性粉体中的一种或多种组成的特性材料的改性石墨烯浆料。进一步优选，所述的改性石墨烯浆料中中含有质量百分含量为0.02%～10%的特性材料。

本发明中，所述的涂覆工艺优选为选自浸涂工艺、辊涂工艺、喷涂工艺、挤出涂覆工艺或镀膜工艺中的一种或多种工艺组合。

本发明中，所述的磁控定向中，所用的磁场强度优选为1000KGS～1400KGS。

本发明中，所述的复合压延是由多辊连续热压延完成，压延温度为200℃～680℃。

本发明中，所述的复合薄膜的厚度优选为10μm~~1000μm。