[发明专利]快速制备金属基石墨烯复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种快速制备金属基石墨烯复合材料的方法，涉及石墨烯复合材料技术领域。所述方法主要利用气泡上浮法制备石墨烯粉，利用等离子熔炼法制备金属纳米粉，石墨烯粉和金属纳米粉分别形成于不同的腔体内，并通过惰性气体将石墨烯粉和金属纳米粉吹至有机溶剂中，并混合均匀。然后将含有石墨烯和金属纳米粉的有机溶剂进行边搅拌，边挥发，直至有机溶剂挥发完毕。最后将两种混合均匀的粉末在高压和高温下挤压成型，制备成金属基石墨烯复合材料，制备工艺简单，速度快。

主权项

1.一种快速制备金属基石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述快速制备金属基石墨烯复合材料的方法使用金属基石墨烯复合材料制备装置，所述快速制备金属基石墨烯复合材料的方法包括如下步骤：首先将高纯铜块放入石墨烯制备坩埚（8）中，并将要制备金属基石墨烯复合材料的金属基体材料放入水冷铜坩埚（18）中，封闭炉体（1），关闭混合粉注入管阀门（1‑6‑1），然后对铜熔体加热器（10）通电熔炼石墨烯制备坩埚（8）中的铜块直至铜块熔化，启动等离子电极（15）对水冷铜坩埚（18）中的金属进行加热；待石墨烯制备坩埚（8）中的铜熔体（7）的温度均匀稳定后，启动超声波熔体振动仪（6），通过甲烷注入管（12）向铜熔体（7）中注入甲烷气体，形成甲烷气泡（11），甲烷气泡（11）上浮过程中在其内表面形成石墨烯层，当上浮到铜熔体（7）表面时破碎，并受到超声波熔体振动仪（6）的振动，石墨烯层脱离铜熔体（7）表面，形成石墨烯粉挥发至石墨烯制备腔（1‑2）的气氛中；同时在金属粉制备腔（1‑1）中通过等离子电极（15）熔炼水冷铜坩埚（18）内的金属熔体（16），由于受到高温作用，金属熔体（16）中的金属原子挥发至金属粉制备腔（1‑2）的气氛中；待甲烷气泡（11）上浮至铜熔体（7）表面后，打开混合粉注入管阀门（1‑6‑1），启动第一惰性气体气管（4）和第二惰性气体气管（3），保持第一惰性气体气管（4）和第二惰性气体气管（3）输出速率相等，启动惰性气体加热器（5）对第一惰性气体气管（4）进行加热，启动惰性气体冷却器（2）对第二惰性气体气管（3）冷却，在第二惰性气体气管（3）内部吹出的气流迅速冷却金属原子，并形成金属纳米粉，第二惰性气体气管（3）吹出的惰性气体通过金属粉传送口（1‑4）将金属纳米粉吹入粉体回收腔（1‑3）内，第一惰性气体气管（4）吹出的惰性气体通过石墨烯传送口（1‑5）将石墨烯粉吹入粉体回收腔（1‑3）内；石墨烯粉和金属纳米粉在粉体回收腔（1‑3）内混合，通过混合粉注入管（1‑6）进入复合粉末回收器（13）中，石墨烯粉和金属纳米粉进入复合粉末回收器（13）中的易挥发有机溶剂（14）中，气体通过气体排放管（13‑1）排出；待混合有石墨烯粉和金属纳米粉的易挥发有机溶剂（14）没过气体排放管（13‑1）时，停止第一惰性气体气管（4）和第二惰性气体气管（3），关闭所述阀门，取出含有石墨烯粉和金属纳米粉的易挥发有机溶剂（14），更换新的有机溶剂，然后开启第一惰性气体气管（4）和第二惰性气体气管（3），打开所述阀门；将制备的含有石墨烯粉和金属纳米粉的易挥发有机溶剂（14）在超声波震动下对易挥发有机溶剂（14）进行挥发，待有机溶剂挥发完毕后，对其中的固体采用挤压处理，首先使得两种粉末结合牢固，然后进行瞬间高频高温挤压处理，制备成金属基石墨烯复合材料，然后迅速冷却金属基石墨烯复合材料，高频产生的温度低于金属纳米粉的熔点200℃‑300℃，防止金属纳米粉熔化，将石墨烯熔解，同时高频时间要短，使得粉体材料迅速受热均匀下受力结合牢固，防止石墨烯通过固态扩散熔解。