[发明专利]一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的合成方法，属于纳米复合材料合成领域，以铝粉和无机富勒烯纳米颗粒为原料，通过超声技术将无机富勒烯与铝粉均匀混合，采用优化后的热压法制备出均匀分布的无机富勒烯增强的铝基复合纳米材料。本发明制备的无机富勒烯增强的铝基复合材料中，无机富勒烯在铝基中具有良好的分散性，铝基质具有规则的晶粒尺寸，复合纳米材料具有不同于其他抗冲击材料的抗冲击原理和更好的抗冲击性能。该复合纳米材料在汽车、高铁、飞机安全，轻质减震材料等方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及无机纳米复合材料制备领域，尤其涉及一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的合成方法。

背景技术

铝是银白色的轻金属，是地壳中含量最高的金属，占整个地壳总重量的7.45％，我国有极为丰富的铝矿。铝及铝合金是当前用途最广泛的、最经济适用的材料之一。铝的熔点是660℃，沸点是2327℃。具有良好的导电性、导热性，可以用来制造电线，也大量用于化学和半导体与电子研究以及光学器件的生产。铝的表面因有致密的氧化物保护膜，耐腐蚀性较好。金属铝的密度为2.7g/cm3,具有很好的延展性，易于加工，可以成为各种型材、板材的制造材料，其抗腐蚀性能好。铝及铝合金广泛用于航空，航天材料和机械制造、船舶及化学工业中都有广泛的应用。

Tenne等人首次发现了WS2的无机碳纳米管(CNT)和无机类富勒烯(IF)结构。这些无机富勒烯纳米材料除了具有重要的机械性，生物相容性和电子特性外，还是优良的固体润滑剂，因此，将这些纳米材料结合到复合材料的适当基质中将极大的改善复合材料的物理和机械性能的。无机富勒烯纳米结构的另一个非凡特性是其卓越的减震性能，无机富勒烯具有最坚固的笼状结构，单独的无机富勒烯纳米粒子是极好的减震器，可承受极高的冲击波压力，这表明在轻质和高性能保护复合材料中的重要应用领域。将其结合到金属基质中，预计这种复合材料比用于防护的最佳抗冲击材料(例如，SiC，B4C)效果会提升几倍，具有广阔的应用前景。但无机富勒烯纳米颗粒容易团聚，很难均匀分散于基质中，所以急需一种生产的方法，将无机富勒烯纳米颗粒均匀的分散于基质中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的合成方法，解决解决背景技术中的技术问题。本发明目的在于提供将无机富勒烯纳米颗粒均匀分散在金属铝基质中，并将无机富勒烯纳米颗粒与金属铝基质固化在一起，从而形成无机富勒烯增强铝基纳米复合材料。本发明所制备的无机富勒烯增强铝基纳米复合材料在防护和抗冲击等方面存在潜在的应用价值。

一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括如下步骤：

将无机富勒烯纳米颗粒IF-WS2放入乙醇中并使用超声波探针进行分散，将无机富勒烯纳米颗粒IF-WS2与乙醇混合物在80-90℃并带有剧烈搅拌下与Al粉末混合直至所有乙醇蒸发，在110-130℃的烘箱中干燥11-13小时得到初步的混合物样品，通过热压法将初步的混合物样品进行固化，完成合成。

进一步地，所述超声波探针进行分散的时间为为0.8-1.2小时，超声频率为80～90KHz。

进一步地，所述热压法的过程中，热压的温度为550～650℃，压力为75～85KN，气氛为N2的条件下热压30分钟。

进一步地，所述超声波探针的振动频率为85KHz，机器的热压温度为580℃。

进一步地，所述无机富勒烯纳米颗粒IF-WS2的大小为40nm。

进一步地，将无机富勒烯纳米颗粒IF-WS2与乙醇混合物加热到80℃，加入铝粉颗粒混合，并快速搅拌，直至乙醇完全挥发，制得20wt％-30wt％IF-WS2-与铝粉的混合固体样品，然后置于120℃的烘箱中烘干12小时。