CN107958718A - 一种石墨烯复合新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于石墨烯复合材料技术领域，具体为一种石墨烯复合新材料及其制备方法，该石墨烯复合新材料的具体原材料包括：石墨粉、过氧化氢、浓硫酸、铜粉和添加材料，一种石墨烯复合新材料的制备方法，该石墨烯复合新材料的制备方法的具体步骤如下：制备氧化石墨烯；氧化石墨烯与铜粉混合；加工石墨烯铜导线；石墨烯铜导线的外壁处理，该石墨烯复合新材料，材料来源较广，制备步骤简单，提高导线的导电效果，提高导线的使用寿命，从而降低成本。

Description

一种石墨烯复合新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，具体为一种石墨烯复合新材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。石墨烯是目前已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，现有的导线通常为铜导线，铜导线的韧性较好，但是，强度较低，在使用中容易出现折断现象，石墨烯导电效率较高，韧性和强度均较好，为此，我们提出了一种石墨烯复合新材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯复合新材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的导线通常为铜导线，铜导线的韧性较好，但是，强度较低，在使用中容易出现折断现象，石墨烯导电效率较高，韧性和强度均较好的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯复合新材料，该石墨烯复合新材料的具体原材料包括：石墨粉、过氧化氢、浓硫酸、铜粉和添加材料。
优选的，所述石墨粉的粉末粒径为20-25μm。
优选的，所述浓硫酸的浓度为92％以上。
优选的，所述添加材料包括金属钨和金属锌。
一种石墨烯复合新材料的制备方法，该石墨烯复合新材料的制备方法的具体步骤如下：
S1：制备氧化石墨烯：将石墨切片，并将切得的薄片研磨，使得其粉末粒径为20-25μm之间，即为石墨烯粉末，获取1g石墨烯置于100ml的浓硫酸中，浓硫酸中加入过氧化氢10ml，浓硫酸中的过氧化氢与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，对浓硫酸进行震荡，使得石墨薄片波动、脱落，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液；
S2：氧化石墨烯与铜粉混合：将步骤S1中制得的单层氧化石墨烯悬浮液获取，并进行加热分层，将氧化石墨烯层取出，并进行烘干处理，将烘干制成的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉进行1：(3.25-3、5)的比例混合；
S3：加工石墨烯铜导线：将步骤S2中混合后的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉加入至熔融炉中进行加热处理，加热至600-650℃并保温处理，加热过程冲不断的对混合料进行搅拌，直至混合料质地均匀，将混合完成的混合料加入挤出机中，通过挤出机制备石墨烯铜导线；
S4：石墨烯铜导线的外壁处理：将步骤S3中挤出的石墨烯铜导线的外壁均匀涂覆耐腐蚀层，涂覆后，制备完毕。
优选的，所述步骤S1中对浓硫酸进行震荡采用的方式为超声波震荡。
优选的，所述步骤S2中的加热分层采用水浴加热的方式，且加热的温度为70-85℃。
优选的，所述步骤S3中在加热的过程中加入金属钨和金属锌的添加材料，所述金属钨和金属锌的总质量占氧化石墨烯粉末总质量的3％-3.2％。
优选的，所述步骤S4中的耐腐蚀层为树脂涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该石墨烯复合新材料，材料来源较广，制备步骤简单，提高导线的导电效果，提高导线的使用寿命，从而降低成本。
附图说明
图1为本发明制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯复合新材料，该石墨烯复合新材料的具体原材料包括：石墨粉、过氧化氢、浓硫酸、铜粉和添加材料。
其中，所述石墨粉的粉末粒径为20-25μm，所述浓硫酸的浓度为92％以上，所述添加材料包括金属钨和金属锌。
一种石墨烯复合新材料的制备方法，该石墨烯复合新材料的制备方法的具体步骤如下：
S1：制备氧化石墨烯：将石墨切片，并将切得的薄片研磨，使得其粉末粒径为20-25μm之间，即为石墨烯粉末，获取1g石墨烯置于100ml的浓硫酸中，浓硫酸中加入过氧化氢10ml，浓硫酸中的过氧化氢与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，对浓硫酸进行震荡，震荡采用的方式为超声波震荡，使得石墨薄片波动、脱落，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液；
S2：氧化石墨烯与铜粉混合：将步骤S1中制得的单层氧化石墨烯悬浮液获取，并进行加热分层，加热分层采用水浴加热的方式，且加热的温度为70-85℃，将氧化石墨烯层取出，并进行烘干处理，将烘干制成的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉进行1：(3.25-3、5)的比例混合；
S3：加工石墨烯铜导线：将步骤S2中混合后的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉加入至熔融炉中进行加热处理，加热至600-650℃并保温处理，在加热的过程中加入金属钨和金属锌的添加材料，所述金属钨和金属锌的总质量占氧化石墨烯粉末总质量的3％-3.2％，加热过程冲不断的对混合料进行搅拌，直至混合料质地均匀，将混合完成的混合料加入挤出机中，通过挤出机制备石墨烯铜导线；
S4：石墨烯铜导线的外壁处理：将步骤S3中挤出的石墨烯铜导线的外壁均匀涂覆耐腐蚀层，耐腐蚀层为树脂涂层，涂覆后，制备完毕。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种石墨烯复合新材料，其特征在于：该石墨烯复合新材料的具体原材料包括：石墨粉、过氧化氢、浓硫酸、铜粉和添加材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合新材料，其特征在于：所述石墨粉的粉末粒径为20-25μm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合新材料，其特征在于：所述浓硫酸的浓度为92％以上。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合新材料，其特征在于：所述添加材料包括金属钨和金属锌。
5.一种石墨烯复合新材料的制备方法，其特征在于：该石墨烯复合新材料的制备方法的具体步骤如下：
S1：制备氧化石墨烯：将石墨切片，并将切得的薄片研磨，使得其粉末粒径为20-25μm之间，即为石墨烯粉末，获取1g石墨烯置于100ml的浓硫酸中，浓硫酸中加入过氧化氢10ml，浓硫酸中的过氧化氢与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，对浓硫酸进行震荡，使得石墨薄片波动、脱落，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液；
S2：氧化石墨烯与铜粉混合：将步骤S1中制得的单层氧化石墨烯悬浮液获取，并进行加热分层，将氧化石墨烯层取出，并进行烘干处理，将烘干制成的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉进行1∶(3.25-3、5)的比例混合；
S3：加工石墨烯铜导线：将步骤S2中混合后的氧化石墨烯粉末与原料的铜粉加入至熔融炉中进行加热处理，加热至600-650℃并保温处理，加热过程冲不断的对混合料进行搅拌，直至混合料质地均匀，将混合完成的混合料加入挤出机中，通过挤出机制备石墨烯铜导线；
S4：石墨烯铜导线的外壁处理：将步骤S3中挤出的石墨烯铜导线的外壁均匀涂覆耐腐蚀层，涂覆后，制备完毕。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯复合新材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中对浓硫酸进行震荡采用的方式为超声波震荡。
7.根据权利要求5所述的一种石墨烯复合新材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的加热分层采用水浴加热的方式，且加热的温度为70-85℃。
8.根据权利要求5所述的一种石墨烯复合新材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中在加热的过程中加入金属钨和金属锌的添加材料，所述金属钨和金属锌的总质量占氧化石墨烯粉末总质量的3％-3.2％。
9.根据权利要求5所述的一种石墨烯复合新材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中的耐腐蚀层为树脂涂层。
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