一种石墨烯/铜合金及其制备和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109112328A(43)申请公布日2019.01.01(21)申请号201710495905.4B22F1/02(2006.01)(22)申请日2017.06.26(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区庄市大道519号(72)发明人林正得江南戴丹(74)专利代理机构上海一平知识产权代理有限公司31266代理人刘妍珺陆凤(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C9/00(2006.01)C22C32/00(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种石墨烯/铜合金及其制备和应用(57)摘要本发明涉及一种石墨烯/铜合金及其制备和应用。具体地，本发明公开了一种石墨烯/铜合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)提供第一混合物，所述第一混合物包含铜粉和任选的分散剂；2)将所述第一混合物置于反应炉中，在第一压力、第一温度和任选的第一气体下，通入气态碳源材料，反应得到石墨烯/铜复合材料；3)烧结处理所述石墨烯/铜复合材料，得到所述石墨烯/铜合金。本发明还公开了以所述方法制备的石墨烯/铜合金及其应用。所述制备方法具有工艺简单、原料廉价易得、安全环保、成本低、易于大规模推广的特点。所述石墨烯/铜合金兼具高纯度、高导电、高导热、即使在磨损下也具有优异抗热氧化性能。CN109112328ACN109112328A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/铜合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)提供第一混合物，所述第一混合物包含铜粉和任选的分散剂；2)将所述第一混合物置于反应炉中，在第一压力、第一温度和任选的第一气体下，通入气态碳源材料，反应得到石墨烯/铜复合材料；3)烧结处理所述石墨烯/铜复合材料，得到所述石墨烯/铜合金。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合物包含铜粉和分散剂，其中，按所述第一混合物的总重量计，所述铜粉的质量分数为50-95wt％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂为在高温(1000℃)下稳定不分解且粒径小于铜粉的粉末。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分散剂选自下组：陶瓷粉、石墨粉、或其组合。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一压力为10-500Pa；和/或所述第一温度为700-1200℃。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气态碳源材料选自下组：甲烷、乙炔、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、丙炔、或其组合。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述烧结处理的处理温度为700-1200℃。8.一种石墨烯/铜合金，其特征在于，所述合金是采用权利要求1所述的方法制备的。9.如权利要求8所述的合金，其特征在于，所述合金具有选自下组的一个或多个特征：1)所述合金的含碳量小于3000ppm；2)所述合金的电导率不低于纯铜的电导率的97％；3)所述合金的热导率不低于纯铜的热导率的98.2％；4)在180℃氧化24小时后，所述合金的接触电阻≤铜块的接触电阻的60％；5)在磨损条件下在190℃氧化6小时后，所述合金的接触电阻≤铜块的接触电阻的60％。10.一种制品，其特征在于，所述制品包含权利要求8所述的石墨烯/铜合金或由权利要求8所述的石墨烯/铜合金制成。2CN109112328A说明书1/7页一种石墨烯/铜合金及其制备和应用技术领域[0001]本发明涉及材料领域，具体地涉及一种石墨烯/铜合金及其制备和应用。背景技术[0002]铜是一种导电性、延展性、导热性都很好的材料，广泛应用于电气、机械和国防等工业。美中不足的是，铜材的强度很低，在电子器件(例如PCB板)的应用上由于强度不够高而产生种种问题，例如寿命缩短，易于损坏等。随着社会发展以及能源的紧张，人们对于轻质高强的材料出现了更多的需求，铜基复合材料是一种理想的材料来实现这些要求。在高强度铜材(例如强度可高达1500MPa的铍青铜)的制备上，传统的方法借助于合金化法以及添加第二项颗粒得以实现，但是铜合金强度的提高是建立在导电、导热等性能下降的基础上。[0003]单层碳原子的石墨烯作为一种新型的材料，除了在能源方面的应用，它具有优良的力学性能，是目前为止发现的最为坚硬的材料。近十年来，用石墨烯作为增强相来实现增强机体材料的研究层出不穷。并且石墨烯具有良好的导电和导热性能。[0004]但是，石墨烯密度小、容易团聚以及制备过程中界面结合等问题是制约石墨烯/金属复合材料发展的重要原因。采用传统熔炼冶金方法获得高性能的石墨烯/金属复合材料将变得极为困难，因此阻碍了该领域内一些原创性研究工作的发展，同时也促使研究工作者们在复合材