[发明专利]一种石墨烯增强多孔铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯增强多孔铝基复合材料的制备方法，是以2,6‑二异氰酸己酸甲酯对石墨烯进行表面处理，并经水合肼还原得到改性石墨烯，通过外加电场在改性石墨烯表面充分吸附气体后，于六甲基磷酰胺中与铝合金粉球磨混合，采用选择性激光熔化成形制备得到石墨烯增强多孔铝基复合材料。本发明制备方法提高了石墨烯在铝基体中的分散均匀性，提高了石墨烯与铝基体的界面结合性能，制备得到了一种内部孔结构丰富且均匀的多孔金属复合材料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，涉及一种铝基复合材料，特别是涉及一种石墨烯增强的多孔铝基复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。多孔金属是一种由刚性骨架和内部孔洞组成的、具有优异物理特性和良好机械性能的新型工程材料。由于其具备了密度小、刚度大、比表面积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高等诸多优异的物理性能，已经在航空、电子、医用材料及生物化学等领域得到了广泛应用。

其中，多孔铝合金材料具有密度小、孔隙率高、比表面积大、可以有选择地透过流体等结构特征，因而具有高的阻尼性能、优异的热物理性能、优良的流通性能及优异的声学及电磁学性能及广阔的应用前景，并受到国内外关注。

随着航空航天技术的发展，对材料性能提出了更高的要求。多孔铝合金材料的单一性能已经无法满足实际需求，而综合性能更好的金属基复合材料应运而生，且得到了快速发展。石墨烯具有高强度、高韧性和高导电性等优点，将其添加到铝合金中，可以有效改善铝合金的综合性能，使其在力学、光学、热学、电学等方面具有重要应用潜力。因此，石墨烯/铝基复合材料已成为一种重要的复合材料。

CN 105081310A公开了一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其通过静电自组装的方式将石墨烯分散在铝基体中。CN 105296786A公开了一种铝基石墨烯导热复合材料样品的制备方法，是将石墨烯包覆在金属颗粒外层，通过加热铸造的方式制成铝基石墨烯复合材料。CN 106607323A涉及一种铝基石墨烯复合材料的制备工艺，其通过聚酚氧树脂将石墨烯涂层液涂敷在铝箔上，之后烘干固化得到复合材料。

以上各种方法制备的石墨烯铝基复合材料存在的共性问题是：石墨烯与铝基体间的润湿性差，造成石墨烯难以在铝合金中均匀分散，从而影响复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯增强多孔铝基复合材料的制备方法，以克服石墨烯与铝基体间润湿性差、以及制备多孔铝基复合材料造孔难的问题。

本发明所述石墨烯增强多孔铝基复合材料的制备方法包括：

1）将石墨烯加入2,6-二异氰酸己酸甲酯的良性有机溶剂溶液中，在有机锡类催化剂存在下进行表面处理；

2）以水合肼为还原剂，对表面处理的石墨烯进行还原反应获得改性石墨烯；

3）将改性石墨烯置于密闭系统中，通入气体，在外加负向电场作用下，使所述改性石墨烯表面充分吸附气体；

4）将吸附气体的改性石墨烯分散于六甲基磷酰胺中，加入铝合金粉，在球磨机中球磨，烘干得到改性石墨烯/铝合金粉混合粉末；

5）在惰性环境下对所述改性石墨烯/铝合金粉混合粉末进行选择性激光熔化成形，形成石墨烯增强多孔铝基复合材料。

本发明利用石墨烯比表面积大的优势，将气体吸附在石墨烯表面，然后将吸附气体的石墨烯与铝合金粉混合后进行选择性激光熔化成形。成形过程中，吸附在石墨烯表面的气体将会形成气泡，由于铝基体熔化后的凝固速度较快，气泡将会被凝固在合金内部，从而制备得到了石墨烯增强多孔铝基复合材料。

本发明上述制备方法中，所述的选择性激光熔化成形是采用功率260～300W的激光对所述改性石墨烯/铝合金粉混合粉末进行扫描。