[发明专利]一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合铝片制备技术领域，公开了一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用，所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法包括：将铝片置于稀盐酸中进行浸泡得到纯净的铝片；将纯净的铝片置于多巴胺水溶液中，浸泡，清洗得到修饰后的铝片；将修饰后的铝片置于氧化石墨烯水分散液中，浸泡，清洗得到石墨烯复合铝片；将石墨烯水凝胶辊涂在石墨烯复合铝片的表面，晾干，形成石墨烯凝胶涂层，得到高性能石墨烯复合铝片。本发明将切割后的铝片置于稀盐酸溶液中进行浸泡，得到的铝片更纯净；在铝片上进行复合石墨烯的覆盖以及辊涂石墨烯水凝胶涂层，石墨烯的散热性能好，钻孔时可减少发热，提高钻孔精度，减少毛刺，降低钻头温度。

技术领域

本发明属于复合铝片制备技术领域，尤其涉及一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用。

背景技术

目前：近年来，随着航空航天技术、电子通讯技术、高速交通领域等迅猛发展，对更优的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等多方面、高性能的功能材料需求日益强烈，传统的单一金属材料已经很难以满足一部分重要领域的使用，复合材料的研制已成为发展的必然趋势。

石墨烯是一种具备极强、极轻、极高韧性以及良好导电性的只有一层原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，能够吸附和脱附各种原子和分子，因此，这种材料在材料科学与工程领域具有很大的发展前景。然而目前对于石墨烯-氧化铝的复合涂层制备研究较少，主要因为石墨烯尺寸较小，比表面积大，自身容易发生团聚，且石墨烯与金属铝基间难以紧密结合形成复合涂层。这些问题严重影响了金属基和复合材料的性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：石墨烯尺寸较小，比表面积大，自身容易发生团聚，且石墨烯与金属铝基间难以紧密结合形成复合涂层，严重影响了金属基和复合材料的性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高性能石墨烯复合铝片及其制备方法和应用。

本发明是这样实现的，一种高性能石墨烯复合铝片的制备方法，所述高性能石墨烯复合铝片的制备方法包括以下步骤：

步骤一，按照规划尺寸进行铝片的切割，利用80#～120#的砂纸对切割后的铝片进行切割面的打磨，得到表面光滑的铝片；将得到的表面光滑的铝片置于稀盐酸中进行浸泡，浸泡时间为1-2min，取出得到纯净的铝片；在Tris-HCl缓冲溶液中加入盐酸多巴胺，进行多巴胺水溶液的配制；将纯净的铝片置于多巴胺水溶液中，浸泡15-25min后将取出铝片，使用去离子水进行清洗，得到修饰后的铝片；

步骤二，获取鳞片石墨，使用去离子水进行鳞片石墨的清洗，并对烘干表面水分；设定温度为20-25℃，压力为60-70MPa，对鳞片石墨进行压制，得到片状石墨；将片状石墨置于硝酸锂与草酸的混合溶液中，浸泡30-40min，取出；将片状石墨放入膨化室内，封闭盖板；抽出膨化室内的空气，使膨化室内成为压力在-0.1MPa以下的真空状态；选用正己烷作为膨化剂，向膨化室内喷入正己烷蒸汽，正己烷蒸汽温度控制在130-140℃，膨化室内压力控制在0.1-1MPa，使正己烷蒸汽浸渍石墨保持30min以上；

步骤三，等正己烷蒸汽充分浸渍石墨后，保持膨化室内温度恒定，排放出多余的正己烷蒸汽，再往膨化室内喷入水蒸气，使正己烷浸渍过的石墨膨胀，膨化室内的水蒸气压力控制在0.2-0.8MPa，当膨化室温度升至160℃，则停止进水蒸气；排出膨化室内的冷凝物和正己烷，并分离回收；再将膨化室抽真空至压力在-0.1MPa以下，用惰性气体吹扫置换出膨化室内残余正己烷和水蒸气，并使膨化后的石墨干燥；待膨化室自然冷却至常温，打开膨化室，泄压至常压，即可得到可膨化的微纳米石墨；