[发明专利]石墨烯铝复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供含有氨基的氧化石墨烯；将所述含有氨基的氧化石墨烯分散在电解盐中，加热使所述电解盐熔融形成氧化石墨烯分散液；以及以两个铝棒分别作为阴极和阳极，所述氧化石墨烯分散液为电解液进行电解，在阴极表面形成石墨烯铝复合镀层。本发明还涉及一种由所述石墨烯铝复合材料的制备方法制备的石墨烯铝复合材料。本发明进一步涉及一种包含所述石墨烯铝复合材料的电缆或电线。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯铝复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯铝基复合材料具有高的强度、导电性能、导热性以及耐磨性，是现在材料研究的重点材料，但是由于金属与非金属之间固有的浸润性差异，导致石墨烯较难能够均匀的分布到铝基体中，为了达到一个较好的石墨烯分散均匀性，往往需要耗费大量时间来进行混合过程；而且传统的制备方法如粉末冶金法在成型阶段的高温过程还很容易使石墨烯与铝基体生成一种碳铝化合物Al₄C₃，这种物质在空气中易水解，生成的脆性相将严重影响复合材料的强度。

因此，亟待寻找一种高效且不需要高温成型的方法制备石墨烯铝基复合材料。

发明内容

基于此，有必要针对制备时间长、需高温成型的问题，提供一种石墨烯铝复合材料及其制备方法和包含其的电缆或电线。

本发明提供一种石墨烯铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供含有氨基的氧化石墨烯；

将所述含有氨基的氧化石墨烯分散在电解盐中，加热使所述电解盐熔融形成氧化石墨烯分散液；以及

以两个铝棒分别作为阴极和阳极，所述氧化石墨烯分散液为电解液进行电解，在阴极表面形成石墨烯铝复合镀层。

在其中一个实施例中，所述含有氨基的氧化石墨烯中氨基的含量为0.2wt％～0.5wt％。

在其中一个实施例中，所述含有氨基的氧化石墨烯中石墨烯的层数为1层～10层，厚度为0.55nm～3.74nm，直径为0.5μm～3μm。

在其中一个实施例中，所述电解盐包括氯化钠、氯化钾和氯化铝中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述电解盐为氯化钠、氯化钾和氯化铝。

在其中一个实施例中，所述电解盐中氯化钠、氯化钾和氯化铝的质量比为1：(1～3)：(6～10)。

在其中一个实施例中，所述含有氨基的氧化石墨烯和所述电解盐的质量比为(0.2～0.5)：1。

在其中一个实施例中，所述电解电流为300mA～400mA，电解时间为40min～60min，两个所述铝棒之间的间距为2cm～5cm。

本发明还提供一种由所述的石墨烯铝复合材料的制备方法制备得到的石墨烯铝复合材料。

本发明进一步提供一种包含所述石墨烯增强铝基复合材料的电缆或电线。

本发明提供的石墨烯铝复合材料的制备方法，将含有氨基的氧化石墨烯分散在熔融的电解盐中，由于氧化石墨烯中NH₄⁺的作用，使得氧化石墨烯在电场作用下可以快速向阴极移动，同时阳极产生的铝离子也移动至阴极，并在阴极得电子被还原为单质铝，同氧化石墨烯片层一起沉积在阴极上得到石墨烯铝复合材料，该石墨烯铝复合材料中石墨烯可以均匀的分布在铝中，具有更优的导电性和机械强度。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。