CN115075932A - 汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，包括如下步骤：S1：取成型容器，放入铜扁管；S2：取碳纤维束，在碳纤维束上沉积钴膜；S3：制备石墨烯悬浮液；将步骤S2得到的碳纤维束置于石墨烯悬浮液中，超声波分散后得到混合液；S4：磁吸排列；S6：冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成碳纤维束‑石墨烯导热材料；S7：焊接；本发明通过多级磁吸排列对混合液中的碳纤维束进行高度定向排列，使得导热性能更佳，将铜扁管与石墨烯导热材料一体成型，可以很大程度的降低铜扁管与导热材料之间的界面热阻，此外本发明首先采用多吡啶化合物以及羧基化合物之间氢键作用力，使得混合液中石墨烯分散更均匀，减小石墨烯团聚，进一步提高材料的导热性能。
Description
技术领域
本发明属于新能源电动汽车配件技术领域，特别是涉及用于汽车发动机散热器用石墨烯散热复合材料制备方法及应用。
背景技术
汽车动力的核心是发动机，所以发动机性能的好坏会对汽车的性能产生直接的影响，发动机在工作过程中会产生大量的热，如果不对产生的大量热量进行及时冷却，可能会引起发动机的动力性、可靠性全面恶化。散热器是汽车水冷发动机冷却系统中核心部件，通过冷却液在散热器内部循环，外部风扇使冷却液与空气完成热交换来达到降低发动机温度的目的，目前汽车上使用的散热器主要有管片式、管带式和板式三种，其结构简单，散热性能较差。
以石墨烯为代表，新型二维晶体材料因其单原子厚度的二维晶体结构和独特的物理特性成为近年来的研究焦点。就石墨烯而言，具有突出的导热性能(5000W/(m·K))以及超常的比表面积(2630m2/g)，可以应用在固体表面的等一些良好的工艺性能，是理想的散热材料。但是谈及到石墨烯的散热应用问题，其制备方法与应用技巧的研究正处于一个快速发展阶段，如何充分合理的利用石墨烯的高导热性能，成功将其应用到散热领域中来，仍是一个亟待解决的技术难题。由于石墨烯具有极大的比表面积，因此容易发生团聚，制备时，若石墨烯成团与复合材料聚合，则会极大程度降低材料的性能，另外，石墨烯材料中，由于石墨烯的团聚等因素，使得材料内部的热阻增加，继而影响材料的导热性能。
发明内容
本发明的目的在于提供汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：取成型容器，在成型容器中放入铜扁管；并将成型容器放置在外容器内，备用；
S2：取碳纤维束，在碳纤维束上包裹一层铝箔并露出一裸露端，采用脉冲激光气相沉积设备对裸露端进行钴膜沉积；并检测碳纤维束上钴膜沉积端的磁性；若磁性不足则重新进行钴膜沉积操作，若磁性符合要求则进入步骤S3；
S3：制备石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯与肼加入到反应釜，超声波分散，升温至反应温度进行反应，得到石墨烯沉淀物；
沉淀物用洗涤，再次加入水，超声分散得到石墨烯悬浮液；
将步骤S2得到的碳纤维束置于石墨烯悬浮液中，超声波分散后得到混合液；
S4：将混合液倒入所述成型容器中；并将外容器放置在磁吸排列装置上；
S5：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列；定向排列后使得碳纤维束顶端穿出所述混合液顶面上；
S6：混合液经冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成碳纤维束-石墨烯导热材料，即铜基碳纤维束-石墨烯导热材料；
S7：取两铜基碳纤维束-石墨烯导热材料，将其铜扁管铜基裸露端进行焊接连接得到最终的散热材料。
优选的，在进行步骤S3之前，将经步骤2处理的碳纤维束中加入含羧基的化合物中，并与水混合，得到含羧基碳纤维束的混合物；
优选的，在进行步骤S3中，在石墨烯悬浮液中还加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液，并将含羧基碳纤维束的混合物加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液。
本发明中，多吡啶化合物首先通过共轭大π键与石墨烯结合，而暴露在石墨烯外的吡啶环与吸附在碳纤维表面的羧基化合物存在羧基/吡啶氢键作用力，使得混合液中石墨烯分散更均匀。
优选的，碳纤维束裸露端长度为2mm。
优选的，碳纤维束与含羧基的化合物的最优质量比1:0.6。
优选的，石墨烯与多吡啶化合物的最优质量比3:1。
优选的，将羧基碳纤维束的混合物按照5：1.5的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中。
优选的，成型容器包括容器本体，所述容器本体的容纳腔沿其中轴线两端分别向外延伸形成端部开口的滑槽，还包括铜扁管端口密封塞，所述铜扁管端口密封塞包括塞本体，所述塞本体上一体成型有密封段，密封段与塞本体间形成阶梯部，铜扁管置于容器本体的底面上，其两端置于所述滑槽内，密封段插入所述铜扁管的端口内，且所述阶梯部抵至滑槽的端部上实现密封。
优选的，在铜扁管径向方向上，铜基碳纤维束-石墨烯导热材料的两侧超出铜扁管两侧5-10cm。
优选的，所述磁吸排列装置包括可伸缩套接连接的若干电磁体单元，各电磁体单元形成工作区，外容器置于所述工作区上；其外轮廓与工作区外边缘重合，且各电磁体单元连接独立的磁力开关控制系统形成多级磁吸排列区；
磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行定向排列的方法，包括如下子步骤：
S41：开启位于外围的电磁体单元，外围的电磁体单元通过磁力将碳纤维束吸附在容器内底面外圈上；
S42：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面外圈；
S43：将中部的电磁体单元上升至与外围的电磁体单元在同一平面上，并开启，使得脱离的碳纤维束重新吸附在容器内底面中心处；
S44：继续搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面后重新进行排列吸附。
当大量碳纤维束吸附在局部的电磁体单元上时，由于空间有限，其可能会吸附在碳纤维束的根部上，吸附力不足，经过适度的震荡后，碳纤维束即可脱落；
本发明通过磁吸排列装置预先将混合液中的碳纤维束进行高度定向阵列排列，使得导热材料由底部至顶部其导热路线都是连续的，极大提高材料的导热性能。
优选的，磁吸排列装置包括一级电磁体单元、二级电磁体单元、三级电磁体单元，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区、二级磁吸排列区、三级磁吸排列区；
且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：
S411：开启三级电磁体单元，持续时间为6S，施加电压为16V，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；
S412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；
S413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为18V，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；
S414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；
S415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为24V，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列。
优选的，三级电磁体单元包括外圈铁芯，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体；二级电磁体单元包括内圈铁芯，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；一级电磁体单元包括中心铁芯，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。
磁力开关控制系统为现有技术，具体的可以包括与电磁体单元电连接的电源、开关、二极管以及变压器，通过在电磁体的电路上设置一个二极管，从而电源在断电后，能够通过二极管阻断感应电流，从而使得电磁体的磁性立即消失，从而提高电磁体的消磁效率，也避免了影响下一个工作周期。
本发明的目的还在于提供一种由上述方法制得的汽车发动机用石墨烯散热复合材料。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：将本发明的石墨烯散热复合材料应用于汽车发动机散热。
上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过多级磁吸排列对混合液中的碳纤维束进行高度定向排列，使得导热材料由底部至顶部形成连续的导热路线，且多级磁吸排列方式使得碳纤维束相比于现有的定向排列技术其更稳定，更均匀，另外，将铜扁管与石墨烯导热材料一体成型，可以很大程度的降低铜扁管与导热材料之间的界面热阻；大程度提升了石墨烯导热材料的导热性能；另外，相比于为未改性氧化石墨烯制备得到的石墨烯导热材料，本发明首先采用多吡啶化合物通过共轭大π键与石墨烯结合，而暴露在石墨烯外的吡啶环与吸附在碳纤维表面的羧基化合物存在羧基/吡啶氢键作用力，使得混合液中石墨烯分散更均匀，减小石墨烯发生团聚，进一步提高材料的导热性能。
附图说明
图1是本发明中磁吸排列装置的结构示意图；
图2是本发明中实施例1多级磁吸排列区结构示意图；
图3是本发明中成型容器结构示意图；
图4是本发明中实施例16的结构示意图；
图5是本发明中实施例16的顶部的局部结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示，为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：取成型容器，将铜扁管两端沿成型容器的滑槽中放入铜扁管；并通过铜扁管端口密封塞将铜扁管固定在成型容器的底面上，并将成型容器放置在外容器内，备用；
S2：取碳纤维束，碳纤维束的长度为5cm，在碳纤维束上包裹一层铝箔并露出一裸露端，碳纤维束裸露端长度为1mm；采用脉冲激光气相沉积设备对裸露端进行钴膜沉积；本实施例中，脉冲频率为4.5Hz，背景气压为8Pa；完成后采用放大镜观察碳纤维束裸露端是否均匀覆盖钴膜，沉积完钴膜的裸露端会呈现银灰色或采用磁吸的方式进行检测；
S3：制备石墨烯悬浮液；将石墨烯与肼按照1：1.5的比例加入到反应釜中，超声波分散2h，然后升温至100℃，反应4h，得到石墨烯沉淀物；沉淀物用无水乙醇洗涤三次，再次加入3倍的水，超生分散得到石墨烯悬浮液；在石墨烯悬浮液中加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液；多吡啶化合物为二吡啶-3-丁酮；石墨烯与多吡啶化合物质量比为1:1,将步骤S2得到的碳纤维束加入含羧基的化合物中，含羧基的化合物为聚丙烯酸；并与水混合，得到含羧基碳纤维束的混合物；碳纤维束与含羧基的化合物的质量比为1:1；并将含羧基碳纤维束的混合物按照5：1的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液；
S4：并将混合液倒入所述成型容器中；其中，混合液的高度不超过碳纤维束的长度，并将外容器放置在磁吸排列装置上；
S5：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列；定向排列后使得碳纤维束顶端穿出所述混合液顶面上；磁吸排列装置包括一级电磁体单元100、二级电磁体单元200、三级电磁体单元300，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区101、二级磁吸排列区102、三级磁吸排列区103；且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
具体的：包括机架，三级电磁体单元300包括外圈铁芯104，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区105，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈106，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体107；二级电磁体单元包括内圈铁芯108，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区109，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈110，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体111；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；第一滑动组件为第一气缸112，三级电磁体单元包括中心铁芯113，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区114，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈115，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体116；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；第二滑动组件为第二气缸117，第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。其中，第一壳体107可以固定在机架上，磁力开关控制系统为现有技术，具体的可以包括与电磁体单元电连接的电源、开关、二极管以及变压器，通过在电磁体的电路上设置一个二极管，从而电源在断电后，能够通过二极管阻断感应电流，从而使得电磁体的磁性立即消失，从而提高电磁体的消磁效率，也避免了影响下一个工作周期。
碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：S411：开启三级电磁体单元，持续时间为6S，施加电压为16V，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；S412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；S413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为18V，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；S414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；S415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为24V，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列；电磁体单元包括中心电磁体组、内圈电磁体组以及外圈电磁体组；
S6：在外容器中加入液氮，混合液经冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成碳纤维束-石墨烯导热材料，即铜基碳纤维束-石墨烯导热材料；具体为：经-70℃冷冻8h，之后再经过真空冷冻干燥(真空度为0.1～2Pa，干燥时间为72h)后得到；且在铜扁管径向方向上，碳纤维束-石墨烯导热材料的两侧超出铜扁管两侧6.3cm；
S7：取两铜基碳纤维束-石墨烯导热材料，将其铜扁管铜基裸露端背靠背后进行点焊焊接连接。
其中，成型容器包括容器本体500，所述容器本体的容纳腔沿其中轴线两端分别向外延伸形成端部开口的滑槽501，还包括铜扁管端口密封塞502，所述铜扁管端口密封塞包括塞本体503，所述塞本体上一体成型有密封段504，密封段与塞本体间形成阶梯部505，铜扁管置于容器本体的底面上，其两端置于所述滑槽内，密封段插入所述铜扁管的端口内，且所述阶梯部抵至滑槽的端部上实现密封，如此可以防止铜扁管内部被填充。
实施例2
与实施例1的区别在于：步骤S2中碳纤维束裸露端长度为1.5mm；
实施例3
与实施例1的区别在于：步骤S2中碳纤维束裸露端长度为2mm；
实施例4
与实施例1的区别在于：步骤S2中碳纤维束裸露端长度为2.5mm；
实施例5
与实施例3的区别在于：步骤S3中在石墨烯悬浮液中加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液；石墨烯与多吡啶化合物质量比为2:1；
实施例6
与实施例3的区别在于：步骤S3中在石墨烯悬浮液中加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液；石墨烯与多吡啶化合物质量比为3:1；
实施例7
与实施例3的区别在于：步骤S3中在石墨烯悬浮液中加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液；石墨烯与多吡啶化合物质量比为4:1；
实施例8
与实施例6的区别在于：步骤S3中碳纤维束与含羧基的化合物的质量比为1:0.8；
实施例9
与实施例6的区别在于：步骤S3中碳纤维束与含羧基的化合物的质量比为1:0.6；
实施例10
与实施例6的区别在于：步骤S3中碳纤维束与含羧基的化合物的质量比为1:0.4；
实施例11
与实施例9的区别在于：步骤S3中将含羧基碳纤维束的混合物按照5：1.5的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液；
实施例12
与实施例9的区别在于：步骤S3中将含羧基碳纤维束的混合物按照5：2的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液；
实施例13
与实施例9的区别在于：步骤S3中将含羧基碳纤维束的混合物按照5：3的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液；
实施例14
与实施例11的区别在于：磁吸排列装置包括一级电磁体单元、二级电磁体单元、三级电磁体单元以及四级电磁体单元；
实施例15
与实施例11的区别在于：磁吸排列装置包括一级电磁体单元以及二级电磁体单元；
对比例1
直接采用石墨烯作为导热材料，具体的步骤为：
A1：取成型容器，将铜扁管两端沿成型容器的滑槽中放入铜扁管；并通过铜扁管端口密封塞将铜扁管固定在成型容器的底面上，并将成型容器放置在外容器内，备用；A2：制备石墨烯悬浮液；按照1：1.5的比例加入到反应釜中，超声波分散2h，然后升温至100℃，反应4h，得到石墨烯沉淀物；沉淀物用无水乙醇洗涤三次，再次加入3倍的水，超生分散得到石墨烯悬浮液；并将石墨烯悬浮液导入成型容器中；A3：在外容器中加入液氮，混合液经冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成石墨烯导热材料，具体为：经-70℃冷冻8h，之后再经过真空冷冻干燥(真空度为0.1～2Pa，干燥时间为72h)后得到；且在铜扁管径向方向上，碳纤维束-石墨烯导热材料的两侧超出铜扁管两侧6.3cm；A4：取两铜基石墨烯导热材料，将其铜扁管铜基裸露端背靠背后进行点焊焊接连接。
对比例2
与对比例1的区别在于：在石墨烯悬浮液中加入碳纤维束。
对比例3
与对比例2的区别在于：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列；
对比例4
首先制得铜基碳纤维束-石墨烯导热材料；然后将铜基碳纤维束-石墨烯导热材料通过胶黏剂复合在铜扁管上，其中制备铜基碳纤维束-石墨烯导热材料的方法与实施例11相同，但不包含步骤S1；S7；
实验结果：沿碳纤维长度排列方向对实施例1-9，以及对比例1-2产品测试热导率；
热导率使用C-THERM TCI仪器采用ASTM D7984标准测试高导热石墨烯散热材料的导热系数。
测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，通过铜扁管一体成型以及磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，制得的铜基碳纤维束-石墨烯导热材料，其导热系数能够提高30％以上；大程度提升了石墨烯导热材料的导热性能；
对比实施例1到实施例4，可知，随着碳纤维束裸露端长度的增加，产物导热系数先增大后减小，证明碳纤维束裸露端长度为2mm，此条件下，产物导热系数最大；原因在于，碳纤维束的裸露端过短，则磁吸力不足，分散不均匀，若裸露端过长，磁力过大，当碳纤维束末端相互吸引时，不容易分离重新排布，继而影响产品整体的排列效果；
对比实施例3,实施例5-7，可知，随着石墨烯与多吡啶化合物质量比的最大，产物导热系数先增大后趋于平缓，证明石墨烯与多吡啶化合物的最优质量比3:1；
对比实施例6,实施例8-10，可知，随着碳纤维束与含羧基的化合物的质量比的增大，产物导热系数先增大后趋于平缓，证明碳纤维束与含羧基的化合物的最优质量比1:0.6；
对比实施例9,实施例11-13，可知，含羧基碳纤维束的混合物按照5：1.5的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液时，所得产物的导热系数最高；
对比实施例11,实施例14-15，设置四级电磁体单元，较设置三级电磁体单元，其导热系数并未有明显上升，原因在于，四级电磁体单元与级电磁体单元对碳纤维的分散性能相差不大，因此，采用三级电磁体单元作为最佳的磁吸装置对碳纤维进行定向排列。
对比实施例1与对比例3，可知，通过对混合液进行改性后，可以提高石墨烯悬浮液的分散均匀性，进一步提高石墨烯悬浮液在碳纤维束表面吸附的均匀性，其导热系数能提高10％以上，从而提高其导热性能。
对比实施例1与对比例4，可知，铜扁管与导热材料一体成型可以使得产物的导热系数有明显上升，原因在于铜扁管与导热材料之间的界面接触不好时，容易产生界面热阻，而一体成型使得石墨烯以及碳纤维束均匀的分散在铜扁管的表面上，以提高其导热性能。
对比对比例2与对比例3，可知，通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列后，使得热量能够线性导出，大大提高了产物的导热效率；
本发明的目的还在于提供一种由上述方法制得的汽车发动机用石墨烯散热复合材料。
实施例16
本发明的目的还在于提供一种由上述方法制得的石墨烯散热复合材料的应用，包括上热液进管600以及下冷液出管601，上热液进管以及下冷液出管之间连接铜基碳纤维束-石墨烯导热材料的铜扁管602的两端；汽车发动机的制冷液由上热液进管经铜基碳纤维束-石墨烯导热材料由下冷液出管出管通过铜基碳纤维束-石墨烯导热材料进行散热，由于碳纤维素的定向排列，使得热量进行线性传递，热阻大幅度减小，且两铜基碳纤维束-石墨烯导热材料的铜扁管进行点焊后可以实现双向散热，进一步加快散热的速度。
Claims (10)
1.汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：取成型容器，在成型容器中放入铜扁管；并将成型容器放置在外容器内，备用；
S2：取碳纤维束，在碳纤维束上包裹一层铝箔并露出一裸露端，采用脉冲激光气相沉积设备对裸露端进行钴膜沉积；并检测碳纤维束上钴膜沉积端的磁性；若磁性不足则重新进行钴膜沉积操作，若磁性符合要求则进入步骤S3；
S3：制备石墨烯悬浮液；将氧化石墨烯与肼加入到反应釜，超声波分散，升温至反应温度进行反应，得到石墨烯沉淀物；
沉淀物用洗涤，再次加入水，超声分散得到石墨烯悬浮液；
将步骤S2得到的碳纤维束置于石墨烯悬浮液中，超声波分散后得到混合液；
S4：将混合液倒入所述成型容器中；并将外容器放置在磁吸排列装置上；
S5：通过磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行多级定向排列；定向排列后使得碳纤维束顶端穿出所述混合液顶面上；
S6：混合液经冷冻干燥工艺在铜扁管表面形成碳纤维束-石墨烯导热材料，即铜基碳纤维束-石墨烯导热材料；
S7：取两铜基碳纤维束-石墨烯导热材料，将其铜扁管铜基裸露端进行焊接连接得到最终的散热材料。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：碳纤维束裸露端长度为2mm。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：在进行步骤S3之前，将经步骤2处理的碳纤维束中加入含羧基的化合物中，并与水混合，得到含羧基碳纤维束的混合物；在进行步骤S3中，在石墨烯悬浮液中还加入多吡啶化合物得到含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液，并将含羧基碳纤维束的混合物加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中得到步骤S4用混合液。
4.根据权利要求3所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：碳纤维束与含羧基的化合物的最优质量比1:0.6；石墨烯与多吡啶化合物的最优质量比3:1。
5.根据权利要求3所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：将羧基碳纤维束的混合物按照5：1.5的比例加入至含有多吡啶化合物的石墨烯悬浮液中。
6.根据权利要求1所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：所述磁吸排列装置包括可伸缩套接连接的若干电磁体单元，各电磁体单元形成工作区，外容器置于所述工作区上；其外轮廓与工作区外边缘重合，且各电磁体单元连接独立的磁力开关控制系统形成多级磁吸排列区；
磁吸排列装置对混合液中的碳纤维束进行定向排列的方法，包括如下子步骤：
S41：开启位于外围的电磁体单元，外围的电磁体单元通过磁力将碳纤维束吸附在容器内底面外圈上；
S42：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面外圈；
S43：将中部的电磁体单元上升至与外围的电磁体单元在同一平面上，并开启，使得脱离的碳纤维束重新吸附在容器内底面中心处；
S44：继续搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面后重新进行排列吸附。
7.根据权利要求1所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：磁吸排列装置包括一级电磁体单元、二级电磁体单元、三级电磁体单元，各电磁体单元在盛装混合液的容器的底面上由内至外对应形成一级磁吸排列区、二级磁吸排列区、三级磁吸排列区；
且一级电磁体单元伸缩连接于二级电磁体单元内，二级电磁体单元伸缩连接在三级电磁体单元内；
碳纤维束进行定向排列的方法包括如下子步骤：
S411：开启三级电磁体单元，持续时间为6S，施加电压为16V，在三级磁吸排列区形成磁力将碳纤维束吸附在容器内底面的三级磁吸排列区内；
S412：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区；
S413：将二级电磁体单元上升至与三级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为18V，在二级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的二级磁吸排列区内；
S414：搅拌混合液，使得混合液中磁吸不足的碳纤维束脱离容器内底面的三级磁吸排列区以及二级排列区；
S415：将一级电磁体单元上升至与二级电磁体单元在同一平面上，并开启，持续时间为4S，施加电压为24V，在一级磁吸排列区形成磁力将脱离的碳纤维束吸附在容器内底面的一级磁吸排列区内，继而形成均匀排布的碳纤维束阵列。
8.根据权利要求7所述的汽车发动机用石墨烯散热复合材料制备方法，其特征在于：三级电磁体单元包括外圈铁芯，外圈铁芯为中空结构，外圈铁芯表面形成第一线圈缠绕区，第一线圈缠绕区内缠绕有第一线圈，第一线圈缠绕区外部设置第一壳体；二级电磁体单元包括内圈铁芯，内圈铁芯为中空结构，内圈铁芯表面形成第二线圈缠绕区，第二线圈缠绕区内缠绕有第二线圈，第二线圈缠绕区外部设置第二壳体；第二壳体通过第一滑动组件可滑动的连接在所述外圈铁芯内；一级电磁体单元包括中心铁芯，中心铁芯表面形成第三线圈缠绕区，第三线圈缠绕区内缠绕有第三线圈，第三线圈缠绕区外部设置第三壳体；第三壳体通过第二滑动组件可滑动的连接在所述第二壳体内；第一线圈、第二线圈以及第三线圈连接磁力开关控制系统。
9.一种汽车发动机用石墨烯散热复合材料，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的方法制得。
10.一种权利要求9所述石墨烯散热复合材料的应用，其特征在于：应用于汽车发动机散热。
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