[发明专利]一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的制备方法

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制备方法，属于纳米材料合成领域，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3D打印技术，将无机富勒烯与铝粉混合压制并喷涂成一定的形状。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，利用3D打印技术，可以设计出更多的样本形状，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

本发明涉及纳米材料合成领域，尤其涉及一种制备无机富勒烯增强铝基 纳米复合材料的制备方法。

背景技术

铝是银白色的轻金属，具有延展性，商品常制成棒状、片状、箔状、粉 状、带状、丝状。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，是地壳中含量最丰 富的金属元素，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℃。铝的重量轻和 耐腐蚀，是其性能的两大突出特点。铝的密度很小，仅为2.7g/cm³，宇宙 火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。铝有较好的延展性， 在100℃～150℃时可制成薄于0.01mm的铝箔，方便其应用于3D打印技 术中。铝有良好的吸音性能，音响效果也较好。铝在温度低时，它的强度反 而增加而无脆性，因此它是理想的用于低温装置材料，如冷藏库、冷冻库、 南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。铝是热的良导体，工业上可用铝制造各 种热交换器、散热材料和炊具等。铝由于其优良的性质，获得了非常广泛的 应用，预计铝作为金属基应用到复合材料中，可以是其拥有良好的性能和广泛的使用范围。

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。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 另一个令人瞩目的特性是其卓越的减震性能，由于无机富勒烯的结构是坚固 的笼状，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，其吸收冲击波的原理与其他常见的抗冲击材料不同，且在实验中表现 出优异的抗冲击能力，这表明无机富勒烯纳米材料在轻质和高性能防护复合 材料中的具有重要应用领域。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)效果会提升数倍，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制 备方法，解决背景技术中的技术问题。

一种制备无机富勒烯增强铝基纳米复合材料的制备方法，所述合成方法 的过程为：

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，所述热压法将初步的混合物样品进行固化的过程为，通过熔 融沉积成型3D打印技术，将样品挤出，打印挤出头的温度控制为560～670℃。

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。

5.进一步地，所述熔融沉积成型3D打印的过程中，热压的温度为560～ 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℃。