[发明专利]石墨烯钢复合材料及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯钢复合材料，包括交替叠加设置的钢材层和石墨烯层，所述石墨烯钢复合材料的所述叠加的方向的最上层和最下层为所述钢材层，相邻的两个所述钢材层通过一个所述石墨烯层间隔。本发明还公开了一种石墨烯钢复合材料的制备方法，包括：提供多个钢板；提供石墨烯分散液，包括石墨烯片分散剂和分散在所述分散液中的石墨烯片；将所述钢板和所述石墨烯分散液交替叠加，使所述石墨烯分散液夹于相邻的两个所述钢板之间，形成夹心结构，所述夹心结构的最上层和最下层为所述钢板；对所述夹心结构进行加压预处理；以及对所述加压预处理后的所述夹心结构在900℃～1100℃进行烧结。本发明还公开了一种石墨烯钢复合材料的应用。

技术领域

本发明涉及特殊工具领域，特别是涉及一种石墨烯钢复合材料及其制备方法及应用。

背景技术

滑冰运动正越来越受到人们的喜爱，冰刀是滑冰运动最重要的装备，整个冰刀装备的精度、性能、重量和可靠性对滑冰起着巨大的作用。速滑冰刀鞋一般由冰刀刀片、刀管和冰鞋等三部分组成，冰刀刀片直接和冰面接触，刀管则连接着刀片和冰鞋，刀管起着支撑冰刀刀片的作用，对整个冰刀鞋质量和性能影响巨大。

然而，现有的冰刀支架通常采用碳钢和不锈钢材料制备而成，结构精密度不高，韧性、硬度、抗弯性等机械性能较差等缺点，因而导致其使用寿命不长且性能不佳。

发明内容

基于此，有必要提供一种高机械性能的石墨烯钢复合材料及其制备方法及应用。

一种石墨烯钢复合材料，包括交替叠加设置的钢材层和石墨烯层，所述石墨烯钢复合材料的所述叠加的方向的最上层和最下层为所述钢材层，相邻的两个所述钢材层通过一个所述石墨烯层间隔。

在其中一个实施例中，所述石墨烯层的厚度为0.05μm～100μm。

在其中一个实施例中，所述钢材层的厚度为0.1mm～1mm。

在其中一个实施例中，所述石墨烯层中的石墨烯片部分渗入所述钢材层中。

一种石墨烯钢复合材料的制备方法，包括：

提供多个钢板；

提供石墨烯分散液，包括石墨烯片分散剂和分散在所述分散液中的石墨烯片；

将所述钢板和所述石墨烯分散液交替叠加，使所述石墨烯分散液夹于相邻的两个所述钢板之间，形成夹心结构，所述夹心结构的最上层和最下层为所述钢板；

对所述夹心结构进行加压预处理；以及

对所述加压预处理后的所述夹心结构在900℃～1100℃进行烧结。

在其中一个实施例中，所述加压预处理的温度为150℃～300℃。

在其中一个实施例中，所述加压预处理的压力为50T～100T。

在其中一个实施例中，所述烧结在真空度小于或等于1.0×10^-2Pa下进行。

在其中一个实施例中，所述提供所述多个钢板的步骤包括：

对所述多个钢板进行机械磨平；以及

对所述机械磨平后的所述多个钢板进行电解抛光。

在其中一个实施例中，所述电解抛光的抛光温度为60℃～80℃，电流密度为50A·dm^-2～100A·dm^-2，电解时间5min～8min。

在其中一个实施例中，所述电解抛光的电解液组分包括浓度为550ml/L～750ml/L的磷酸、100ml/L～200ml/L的硫酸、30g/L～70g/L的三氧化铬及水。