一种石墨烯/金属复合材料及其制备方法.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CN108149051A(43)申请公布日2018.06.12(21)申请号201711259320.9C22C13/00(2006.01)(22)申请日2017.12.04C22C5/04(2006.01)C22C19/03(2006.01)(71)申请人中国科学院电工研究所C22C27/04(2006.01)地址100190北京市海淀区中关村北二条6C22C19/07(2006.01)号C22C14/00(2006.01)(72)发明人高召顺左婷婷肖立业韩立C22C21/00(2006.01)许壮孔祥东马玉田刘俊标C22C18/00(2006.01)丁发柱古宏伟C22C5/02(2006.01)(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责C22C11/00(2006.01)任公司11251C22C28/00(2006.01)代理人关玲C22C38/00(2006.01)C22C27/06(2006.01)(51)Int.Cl.C22C30/02(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C5/06(2006.01)C22C9/00(2006.01)权利要求书1页说明书17页附图4页(54)发明名称一种石墨烯/金属复合材料及其制备方法(57)摘要一种石墨烯/金属复合材料及其制备方法。所述方法包括：(1)按质量百分比称取金属棒与高纯碳棒，高纯碳棒所占质量百分比为1％-30％；(2)将清洗后的金属棒装夹在悬浮区熔定向凝固炉抽拉系统的上夹头和下夹头上，将高纯碳棒装夹在抽拉系统旁侧的夹具上，且高纯碳棒的底端与金属棒的熔区接触；(3)将悬浮区熔定向凝固炉抽真空，对金属棒进行定向凝固，控制熔区长度在1～50mm，将金属棒以1～5000μm/s的速率从上至下移动，且沿着抽拉系统的轴线旋转；所述高纯碳棒的底端始终处于所述金属棒的熔区内。由此方法本发明得到的石墨烯/金属复合材料中，碳以石墨烯形式存在于金属的晶格之中，两相界面结合良好，有助于提高材料的电导率。CN108149051ACN108149051A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤如下：(1)将所述金属棒与所述高纯碳棒按一定的质量百分比称取，所述高纯碳棒所占的质量百分比在1％-30％之间；(2)将经过清洗的所述金属棒的两端分别装夹在位于悬浮区熔定向凝固炉内的抽拉系统的上夹头和下夹头上，并使金属棒与抽拉系统同轴；将高纯碳棒装夹在悬浮区熔定向凝固炉内抽拉系统旁侧的夹具上，使得所述高纯碳棒与所述金属棒成锐角，且所述高纯碳棒的底端与金属棒的熔区接触；(3)将悬浮区熔定向凝固炉抽真空，对所述金属棒进行悬浮区域熔化定向凝固，控制熔区长度在1-50mm，熔体温度高于金属的熔点，将所述金属棒以1-5000μm/s的速率从上至下移动，且沿着抽拉系统的轴线旋转；所述高纯碳棒的底端始终处于所述金属棒的熔区内；(4)当金属棒移动到最底端，立即使加热功率降到零，冷却后取出金属棒。2.根据权利要求1所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述悬浮区熔定向凝固炉采用电子束加热。3.根据权利要求1所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述悬浮区熔定向凝固炉采用感应加热或电阻加热。4.根据权利要求3所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，当所述悬浮区熔定向凝固炉采用感应加热或电阻加热时，所述定向凝固过程，抽拉系统的上夹头和下夹头加有电压，所述金属棒中有电流通过。5.根据权利要求1所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述的金属包括金、银、铜、铁、钴、镍、铝、锌、锡、铅、钛、铬、铟、钨、钼、铂、钇、铈或铜银、铜镍合金。6.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所制备得到的石墨烯/金属复合材料的成分包括金属和高纯碳；所述金属与所述高纯碳形成单相；所述高纯碳以石墨烯形式存在于所述金属的晶格之中。7.根据权利要求6所述的石墨烯/金属复合材料的制备方法，其特征在于，所制备得到的石墨烯/金属复合材料形成柱状晶组织。2CN108149051A说明书1/17页一种石墨烯/金属复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种石墨烯/金属复合材料及其制备方法。背景技术[0002]石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接密堆积构成的二维纳米材料，具有良好的导热性能5000W/(m·K)，室温下电荷迁移率高达15000cm2/(V·s)，其电子传输具有明显的量子效应，表现为弹道输运，电子可以无散射地流过。因而石墨烯具有极高的电流传输能力，电流密度可达1×1010A/cm2，比目前使用的铜或铝导线高几