[发明专利]铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法

权利要求书

1.一种铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、配置铜微纳米分散溶液：

将分散剂、铜纳米粉末和铜微米粉末加入还原性醇类溶剂中，使用超声分散均匀，得到铜微纳米分散溶液作为打印墨水，其中：铜微纳米分散溶液中各成分所占比例为：铜粉40~45 wt%，分散剂15~20 wt%，还原性醇类溶剂35~45wt%，铜纳米粉末和铜微米粉末的质量比为1:2~1；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP K30和PVP K60，K30和K60 的质量比为1~2：1，还原性醇类溶剂为乙二醇或丙二醇；

步骤二、基板预处理：

分别用无水乙醇、丙酮溶液和去离子水超声清洗不锈钢基底并烘干；

步骤三、选区激光熔化铜微纳米分散溶液制备铜/非晶碳三维结构：

（1）将基底平面放置于选区激光熔化墨水打印金属纳米颗粒成形装置的Z轴工作台上，调节Z轴运动平台至激光焦距位置；

（2）把步骤一中配制的铜微纳米分散溶液装入铜微纳米分散溶液供给系统中，利用装置的控制系统开启涂铺过程，利用涂铺刀将铜微纳米分散溶液均匀涂敷在基板表面，形成表面能稳定的油漆膜，保证铜微纳米分散溶液在基板充分润湿；

（3）设定激光工艺参数，激光在上位机的控制下进行扫描；

（4）重复步骤（1）~（3），逐层扫描制造铜/非晶碳三维结构；

步骤四、高温退火处理

扫描完成后，在氩气氛围下对铜/非晶碳三维结构进行高温退火处理，非晶碳在高温和金属铜骨架作为催化剂的条件下，实现石墨烯的转化，所述高温退火处理的温度为1000~1300℃；

步骤五、腐蚀去除金属铜骨架

放入FeCl₃溶液中浸泡，腐蚀去除金属铜骨架，得到多孔、自支撑的选区激光熔化增材制造的三维石墨烯结构。

2.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述铜纳米粉末的粒径为20~100nm，铜微米粉末的粒径为5~15µm。

3.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述涂铺刀的运动速度为10~15mm/s，涂铺厚度设为20~40µm。

4.根据权利要求1或3所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述涂铺刀为夹片式结构，间距为50~100 μm，涂铺刀的内腔设计为具有155°倾角的结构。

5.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于扫描策略选择平行扫描，扫描间距设为0.01~0.03mm。