CN105908007B - 一种石墨烯‑铜复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯‑铜复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯‑铜复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：将石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉混合均匀后，进行热压烧结，得到石墨烯‑铜复合材料。本发明提供的方法制备得到的石墨烯‑铜复合材料具有如下优点：(1)通过MAX相陶瓷改善了石墨烯与铜基体的界面结合状态，解决了石墨烯与铜的结合问题。(2)所制备的石墨烯‑铜复合材料具有优异的力学性能和延展性。(3)本发明提供的方法工艺过程简单，成本较低，材料成分设计方便，适合规模化生产。

Description

一种石墨烯-铜复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯复合材料的制备领域，具体涉及一种石墨烯-铜复合材料及其制备方法。
背景技术
铜及其合金在人类发展过程中起到了重要的作用，而在近现代工业，铜及铜合金以其优良的导电，导热，耐腐蚀性能在电工、电子、化工、交通、机械等领域被广泛应用。随着科技的发展，新技术对于新材料的依赖越来越强，对材料性能也提出更高的要求。但是铜的屈服强度一般较低，高温抗变形能力更低，因而限制了其进一步应用。通过在铜及铜合金中引入高强度、高模量、耐磨、耐高温的增强物，它既保持了铜优良的导电、导热性，又提高了材料力学性能、尤其是高温性能，摩擦磨损性能，因此具有广泛的应用前景。在铜及其合金中添加细小，弥散分布的高强度和高硬度增强物可有效提高材料的强度、硬度以及耐磨性，同时又能尽可能的保持铜优良的导电性。
石墨烯自2004年被成功制备以来，因其独特的结构和性能备受青睐。石墨烯是由碳原子以SP2杂化连接的单原子层构成的，这种特殊的结构蕴含了丰富而新奇的物理现象，使石墨烯表现出许多优异性质，不仅具有优良的导电性和导热性，其弹性模量达到1TPa，断裂强度超过100GPa，因此石墨烯是一种理想的铜及铜合金的增强相。然而石墨烯与铜之间的润湿性较差，造成了石墨烯与铜及铜合金基体的界面结合力较弱，石墨烯在铜基体中的分散性也较差。
现有技术中为了改善石墨烯与铜基体的润湿性，常采用化学方法在石墨烯表面生成铜，镍等金属颗粒，在经过干燥、高温还原性气氛下还原制得复合粉体。再通一定的材料制备工艺制备得到最终的石墨烯增强铜基复合材料。这些工艺方法不仅繁琐，且整个工艺过程中常使用到一些有毒，有害的化学试剂，容易对人体和环境造成伤害和污染。
CN104451227A公开了一种镀铜石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，该方法首先将氧化石墨烯进行还原处理制得石墨烯，再对石墨烯进行化学镀铜、离心、洗涤、干燥制得镀铜石墨烯，再将镀铜石墨烯与金属粉末球磨混合均匀，利用粉末冶金工艺制备镀铜石墨烯增强金属基复合材料。
CN103952588A公开了一种石墨烯铜基复合材料及其制备方法，该方法首先在基体金属盐溶液中加入石墨烯并超声分散，然后再加入水合肼溶液还原出纳米铜粉和石墨烯，再经过搅拌、蒸干、高温还原制得石墨烯铜复合粉体，再经过粉末冶金工艺制备得到石墨烯铜基复合材料。
CN104451227A和CN103952588A所公开的方法都涉及化学镀工艺对石墨烯粉体进行预处理，在经过干燥，高温还原得到复合粉体的工艺过程，不仅工艺复杂而且使用了对环境有害的化学试剂。
CN104862512A公开了一种提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，该方法首先在铜粉中添加合金粉体，通过高能球磨机械合金化制得合金粉体，再将其与石墨烯分散液球磨混合均匀，过滤、干燥后得到铜合金石墨烯复合粉体，最后再通过粉末冶金工艺制备得到铜基石墨烯复合材料。该方法虽然不涉及化学镀等工艺，但使用高能球磨制备合金粉的工艺过程，之后要对铜合金石墨烯复合粉体进行氢气还原，这样的工艺过程同样存在生产效率相对较低的问题。
综上，现有技术中，石墨烯和铜基材料的复合存在基体结合差，分散性不佳，制备工艺复杂等缺点。
因此，本领域需要开发一种工艺过程简单，成本较低，材料成分设计方便，适合规模化生产，且制备得到的石墨烯-铜复合材料具有较高的强度和延展性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯和铜复合材料及其制备方法，所述石墨烯和铜复合材料通过MAX相陶瓷的分解物改善石墨烯与铜基体的界面结合，提供一种高强度、高延展性、耐磨性和导电性良好的复合材料。
本发明具体通过如下方案实现：
本发明目的之一是提供一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉混合均匀后，进行热压烧结，得到石墨烯-铜复合材料。
MAX相，属于六方晶系，其中的M为过渡金属，A为主族元素，X为碳或氮，MAX相陶瓷具有低密度、高模量、良好的抗高温氧化性能。MAX陶瓷在于金属发生反应时形成的非化学计量碳化物与碳材料能够发生相互作用，在碳材料界面出现M元素聚集。例如Ti2AlC在Cu中分解形成TiC0.5，该材料在与石墨反应时，能在石墨与Cu基体的界面处形成Ti元素的聚集，从而使原本不润湿的石墨与Cu基体紧密相连。因此若采用MAX陶瓷和石墨烯一起作为添加相时，可改善石墨烯与铜基体的结合状态，从而在增进石墨烯的强化效果的同时协同发挥MAX的强化效果。本发明无需对石墨烯粉体做预处理，对混合后的铜石墨烯混合粉末直接采用高温高压技术制备石墨烯增强铜复合材料。
优选地，所述MAX相陶瓷粉体选自Ti2AlC粉、Ti3AlC2粉、Ti3SiC2粉、Ti2SnC粉或Cr2AlC粉中的任意1种或至少2种的组合，优选Ti2AlC陶瓷。
优选地，所述石墨烯粉体的片径为0.3～3μm，例如0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.6μm、0.9μm、1.2μm、1.35μm、1.5μm、1.8μm、1.9μm、2.3μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm等。
优选地，所述铜粉的粒径为10～60μm，例如11μm、13μm、16μm、19μm、21μm、22μm、27μm、30μm、36μm、40μm、46μm、49μm、52μm、54μm、57μm等。
优选地，所述MAX粉体的粒径为0.3～15μm，例如0.4μm、0.8μm、1μm、1.7μm、2.1μm、2.9μm、3.5μm、3.6μm、3.9μm、4μm、4.6μm、4.9μm、5.2μm、6μm、7.5μm、9μm、11μm、13μm、13.9μm、14μm等。
优选地，所述石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉的混合质量百分比为：
石墨烯粉体0.01～5wt.％、MAX相陶瓷粉体0.1～10wt.％和铜粉85～99.89wt.％。
优选地，所述石墨烯粉体通过如下步骤制备得到：
(1)以导电石墨纸为阳极，电化学插层法剥落阳极；
(2)去除步骤(1)得到的阳极剥落产物中的电解质残留，得到插层石墨，之后将所述插层石墨在去离子水中进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体。
优选地，步骤(1)所述“电化学插层法剥落阳极”的过程中，阴极为镍片，优选与阳极等面积的镍片。
优选地，步骤(1)所述电化插层学法剥落阳极的过程中，电极间的电流为0.4～0.6A，优选0.5A；
优选地，所述“去除步骤(1)得到的阳极剥落产物中的电解质残留”的方法为：将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除。
优选地，所述插层石墨分散在去离子水中的浓度为5～50mg/mL，例如7mg/mL、12mg/mL、17mg/mL、24mg/mL、28mg/mL、35mg/mL、43mg/mL、47mg/mL、等。
优选地，所述机械剪切剥离的温度为7～9℃，优选8℃。
优选地，所述机械剪切的定子与转子间隙为0.1～0.5mm，优选0.3mm。
优选地，所述机械剪切的剪切转速4000～13000rpm，例如4500rpm、5500rpm、6500rpm、7300rpm、8400rpm、9200rpm、11500rpm、12500rpm等。
优选地，所述“将石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉混合均匀”的方法为球磨。
优选地，所述球磨的磨料为玛瑙球。
优选地，所述玛瑙球的添加量为200～400g玛瑙球/100g物料。
优选地，所述球磨时间为10～48h。
优选地，所述“热压烧结”选自加压升温烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结中的任意1种，优选加压升温烧结。
优选地，所述加压升温烧结的压力为10～50MPa，例如11MPa、13MPa、15MPa、18MPa、21MPa、24MPa、28MPa、32MPa、36MPa、45MPa等。
优选地，所述“热压烧结”的温度为900～1150℃，例如950℃、1020℃、1120℃等。
优选地，所述“热压烧结”的过程为：在氩气气氛或真空下，按10～30℃/min的升温速率，将炉温升至900～1150℃，施加10～50MPa的压力，保温20～60min，以10～15℃/min的速率冷却。
作为优选技术方案，本发明所述石墨烯-铜复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以5～50mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速4000～13000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.01～5wt.％、MAX相陶瓷粉体0.1～10wt.％和铜粉85～99.89wt.％混合物料，按每100g加入200～400g玛瑙球，球磨10～48h，球磨产物过80～200目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按10～30℃/min的升温速率，将炉温升至900～1150℃，施加10～50MPa的压力，保温20～60min，以10～15℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。
本发明的目的之二是提供一种石墨烯-铜复合材料，所述石墨烯-铜复合材料具有石墨烯、铜基体和由MAX相陶瓷的分解物得到的复合材料；
优选地，所述石墨烯-铜复合材料的抗拉强度为200～500MPa；
优选地，所述石墨烯-铜复合材料的延伸特性为10～25％。
优选地，本发明所述石墨烯-铜复合材料由目的之一所述的方法制备得到。
本发明目的之三是提供一种如目的之二所述石墨烯-铜复合材料的用途，所述石墨烯-铜复合材料用于结构材料、电接触材料及摩擦磨损材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的方法制备得到的石墨烯-铜复合材料，通过MAX相陶瓷改善了石墨烯与铜基体的界面结合状态，解决了石墨烯与铜的结合问题。
(2)所制备的石墨烯-铜复合材料抗拉强度最高达到500MPa，延伸率最高达到25％；
(3)本发明提供的方法工艺过程简单，成本较低，材料成分设计方便，适合规模化生产。
附图说明
图1为实施例1得到的石墨烯-铜复合材料的拉伸断口扫描电镜照片；
图2为实施例1和对比例1和2得到的复合材料的拉伸应力-应变曲线对比图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.1wt.％、Ti2AlC陶瓷粉体7.5wt.％和铜粉92.4wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到433MPa，延伸率为21％。
实施例2
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.4A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以5mg/mL的浓度分散在去离子水中，在9℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.1mm，剪切转速4000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.01wt.％、Ti2AlC陶瓷粉体10wt.％和铜粉89.99wt.％混合物料，按每100g加入200g玛瑙球，球磨10h，球磨产物过50目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按10℃/min的升温速率，将炉温升至900℃，施加10MPa的压力，保温20min，以10℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到501MPa，延伸率为13％。
实施例3
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.6A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以50mg/mL的浓度分散在去离子水中，在7℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.5mm，剪切转速13000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体5wt.％、Ti2AlC陶瓷粉体0.1wt.％和铜粉94.9wt.％混合物料，按每100g加入400g玛瑙球，球磨48h，球磨产物过200目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按30℃/min的升温速率，将炉温升至1150℃，施加50MPa的压力，保温60min，以15℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到307MPa，延伸率为11％。
实施例4
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.05wt.％、Ti2AlC陶瓷粉体5wt.％和铜粉94.95wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到386MPa，延伸率为25％。
实施例5
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.1wt.％、Ti3AlC2陶瓷粉体7.5wt.％和铜粉92.4wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到416MPa，延伸率为19％。
实施例6
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.15wt.％、Ti3SiC2陶瓷粉体6wt.％和铜粉93.85wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到404MPa，延伸率为20％。
实施例7
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.1wt.％、Ti2SnC陶瓷粉体5wt.％和铜粉94.9wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1050℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到376MPa，延伸率为15％。
实施例8
一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.1wt.％、Cr2AlC陶瓷粉体3wt.％、Ti2AlC陶瓷粉体3wt.％和铜粉93.9wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1060℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到425MPa，延伸率为19％。
对比例1
(1)按照质量百分比Ti2AlC陶瓷粉体7.5wt.％和铜粉92.5wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(2)将步骤(1)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到393MPa，延伸率为13％。
对比例2
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极形成插层石墨；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到插层石墨，之后将所述插层石墨以20mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速7000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.1wt.％和铜粉99.9wt.％混合物料，按每100g加入300g玛瑙球，球磨24h，球磨产物过100目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按25℃/min的升温速率，将炉温升至1100℃，施加30MPa的压力，保温60min，以13℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。制备的石墨烯增强铜复合材料的抗拉强度达到205MPa，延伸率为16％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (33)

1.一种石墨烯-铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉混合均匀后，进行热压烧结，得到石墨烯-铜复合材料；
所述石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉的混合质量百分比为：
石墨烯粉体0.01～5wt.％、MAX相陶瓷粉体0.1～10wt.％和铜粉85～99.89wt.％。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MAX相陶瓷粉体选自Ti2AlC粉、Ti3AlC2粉、Ti3SiC2粉、Ti2SnC粉或Cr2AlC粉中的任意1种或至少2种的组合。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MAX相陶瓷粉体选自Ti2AlC陶瓷。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯粉体的片径为0.3～3μm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜粉的粒径为10～60μm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MAX粉体的粒经为0.3～15μm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯粉体通过如下步骤制备得到：
(1)以导电石墨纸为阳极，电化学插层法剥落阳极；
(2)去除步骤(1)得到的阳极剥落产物中的电解质残留，得到插层石墨，之后将所述插层石墨在去离子水中进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述“电化学插层法剥落阳极”的过程中，阴极为镍片。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述“电化学插层法剥落阳极”的过程中，阴极为与阳极等面积的镍片。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学插层法剥落阳极的过程中，电极间的电流为0.4～0.6A。
11.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学插层法剥落阳极的过程中，电极间的电流为0.5A。
12.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述“去除步骤(1)得到的阳极剥落产物中的电解质残留”的方法为：将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除。
13.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述插层石墨分散在去离子水中的浓度为5～50mg/mL。
14.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述机械剪切剥离的温度为7～9℃。
15.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述机械剪切剥离的温度为8℃。
16.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述机械剪切的定子与转子间隙为0.1～0.5mm。
17.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述机械剪切的定子与转子间隙为0.3mm。
18.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述机械剪切的剪切转速4000～13000rpm。
19.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述“将石墨烯粉体、MAX相陶瓷粉体和铜粉混合均匀”的方法为球磨。
20.如权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的磨料为玛瑙球。
21.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述玛瑙球的添加量为200～400g玛瑙球/100g物料。
22.如权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述球磨时间为10～48h。
23.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述“热压烧结”选自加压升温烧结、放电等离子烧结或热等静压烧结中的任意1种。
24.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述“热压烧结”为加压升温烧结。
25.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述加压升温烧结的压力为10～50MPa。
26.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述“热压烧结”的温度为900～1150℃。
27.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述“热压烧结”的过程为：在氩气气氛或真空下，按10～30℃/min的升温速率，将炉温升至900～1150℃，施加10～50MPa的压力，保温20～60min，以10～15℃/min的速率冷却。
28.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)以导电石墨纸为阳极，与阳极等面积的镍片为阴极，在0.5A的电流下，电化学插层法剥落阳极；
(2)将步骤(1)电解后的电解液抽滤，并将滤渣用去离子水洗涤至电解质完全去除，得到阳极剥落产物，之后将所述阳极剥落产物以5～50mg/mL的浓度分散在去离子水中，在8℃的循环水下，以定子与转子间隙为0.3mm，剪切转速4000～13000rpm的条件进行机械剪切剥离；
(3)将步骤(2)的产物进行冷冻干燥，得到石墨烯粉体；
(4)按照质量百分比为石墨烯粉体0.01～5wt.％、MAX相陶瓷粉体0.1～10wt.％和铜粉85～99.89wt.％混合物料，按每100g加入200～400g玛瑙球，球磨10～48h，球磨产物过80～200目筛，得到混合粉料；
(5)将步骤(4)的混合粉料在氩气气氛或真空下，按10～30℃/min的升温速率，将炉温升至900～1150℃，施加10～50MPa的压力，保温20～60min，以10～15℃/min的速率冷却，得到石墨烯-铜复合材料。
29.一种石墨烯-铜复合材料，其特征在于，所述石墨烯-铜复合材料具有石墨烯、铜基体和由MAX相陶瓷的分解物得到的复合材料。
30.如权利要求29所述的石墨烯-铜复合材料，其特征在于，所述石墨烯-铜复合材料的抗拉强度为200～500MPa。
31.如权利要求29所述的石墨烯-铜复合材料，其特征在于，所述石墨烯-铜复合材料的延伸率为10～25％。
32.如权利要求29所述的石墨烯-铜复合材料，其特征在于，所述石墨烯-铜复合材料由权利要求1～28之一所述的方法制备得到。
33.一种如权利要求29～32之一所述石墨烯-铜复合材料的用途，其特征在于，所述石墨烯-铜复合材料用于结构材料、电接触材料及摩擦磨损材料。
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