CN210759667U - 采用压辊加工铜基-石墨烯的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种采用压辊加工铜基‑石墨烯的装置。该装置包括：基体，包括加工区域和设置于所述加工区域的加工平台，所述加工区域设置为无氧区域；加工机构，用于将铜基‑石墨烯叠层加热至500℃～900℃，以及压辊，转动设置于所述加工区域内，与所述加工平台之间预设有用于热压铜基‑石墨烯叠层的热压间隙。通过实验验证，采用该方案加工出的铜基‑石墨烯复合材料的导电率和力学性能更优。

Description

采用压辊加工铜基-石墨烯的装置

技术领域

本申请涉及铜基-石墨烯加工技术领域，具体而言，涉及一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置。

背景技术

石墨烯是sp2杂化碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，石墨烯具有优异的综合性能，抗拉强度为125Gpa，弹性模量为1.0Tpa，热导率为5300W/(m·k)，电子迁移率为2×105cm²(v·s)，因此，石墨烯常常作为理想填料用来制备复合材料。

现有技术中，可以采用化学气相沉积法将碳源裂解后在铜箔表面沉积生长形成石墨烯，以制备得到铜基-石墨烯复合材料。然而，在实际应用中，为了使铜基-石墨烯复合材料具备高导电率和更优的力学性能，需要将采用上述方法制备出的铜基-石墨烯复合材料进一步加工。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，能够对铜基底生长石墨烯的铜基-石墨烯复合材料再次进行加工，以满足高导电率以及更优的力学性能的要求。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，包括：

基体，包括加工区域和设置于所述加工区域的加工平台，所述加工区域设置为无氧区域；

加热机构，用于将铜基-石墨烯叠层加热至500℃～900℃；以及

压辊，转动设置于所述加工区域内，与所述加工平台之间预设有用于热压铜基-石墨烯叠层的热压间隙。

可选的，所述装置还包括内箱体和外箱体，所述内箱体设置于所述外箱体的内部，所述内箱体包围的区域为所述加工区域，所述外箱体包围的区域为无氧密封区域，所述加工区域与所述无氧密封区域连通。

可选的，所述装置还包括在热压之前预热铜基-石墨烯叠层的预热机构，所述预热机构设置于所述外箱体内。

可选的，所述预热机构包括电磁感应加热器。

可选的，所述装置还包括用于增加铜基-石墨烯叠层热压时间的压力保持机构，所述压力保持机构包括链环式压板和动力机构，所述动力机构带动所述链环式压板循环输入和输出所述加工区域，在加工区域内，所述压辊通过所述链环式压板热压铜基-石墨烯叠层。

可选的，所述链环式压板由多块首尾相接且彼此相对活动的子板拼接而成，各所述子板被循环输入和输出所述加工区域，在加工区域内，所述压辊通过所述子板压合铜基-石墨烯叠层。

可选的，所述加工区域内设置有多个所述压辊，所述压辊并排布置。

可选的，所述内箱体与所述外箱体开设有供所述压辊的轴部伸出的接口，所述装置还包括设置于所述接口处的多道密封机构。

可选的，所述多道密封机构包括第一道密封机构，所述第一道密封机构包括密封材料，所述密封材料填充于所述内箱体与所述轴部之间的间隙内。

可选的，所述第一道密封机构还包括间隔设置于轴部的第一O形圈和第二O形圈，所述第一O形圈、所述第二O形圈、所述轴部以及所述内箱体四者共同围成环形密封空间，粉末状的密封材料填充于所述环形密封空间内。

可选的，所述多道密封机构还包括第二道密封机构，所述第二道密封机构包括环绕于所述轴部的密封腔以及填充于所述密封腔内的润滑脂，所述润滑脂用作密封介质。

可选的，所述装置包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和所述第二固定件分别套设于轴部，并且与轴部密封接合，其中，第一固定件和第二固定件均与所述外箱体固定连接，所述第一固定件与所述第二固定件之间留有间隙，该间隙形成所述密封腔。

可选的，所述装置还包括冷却机构，所述冷却机构用于与所述压辊的轴部进行热交换。

可选的，所述内箱体与所述外箱体围成腔体，所述腔体内填充冷却介质，所述腔体的侧壁与所述吸热材料接触。

可选的，所述腔体靠近所述轴部的内轮廓面为曲形内轮廓面。

可选的，所述装置还包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器与所述温度控制器电连接，所述温度控制器根据所述温度传感器的温度数据控制所述加工区域的温度，所述温度传感器设置于所述加工平台内。

可选的，所述加工平台设置为分体式结构，靠近所述压辊的部分由模具钢制成。

可选的，所述装置还包括进料输送辊，所述进料输送辊设置于所述加工平台的进料侧，用于将铜基-石墨烯叠层输送至所述加工平台，所述加工平台的上表面朝向所述进料输送辊延伸，与所述进料输送辊在顶点处衔接。

可选的，所述加工区域内设置有加热机构，所述加热机构设置于所述内箱体的内壁和/或所述压辊内。

可选的，所述装置还包括限位机构，所述限位机构用于限制铜基-石墨烯叠层被压合后沿宽度方向的延展量。

可选的，所述装置还包括保护气体通入机构，所述保护气体通入机构用于向所述加工区域通入防止铜基-石墨烯叠层氧化的保护性气体。

可选的，所述热压间隙设置为铜基-石墨烯叠层总厚度的80％～99％。

可选的，所述压辊具有多个安装位置，在不同的安装位置处，所述压辊与所述加工平台之间的热压间隙不同。

可选的，所述装置还包括转动设置的放料辊和收料辊，所述放料辊设置于所述基体的入料侧，用于向所述加工区域提供带状的铜基-石墨烯叠层，所述收料辊设置于所述基体的出料侧，用于收卷热压后的带材。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，该装置包括压辊，以及500℃～900℃的无氧加工区域，在加工区域内，通过设置压辊与加工平台之间的热压间隙，通过压辊的压力将铜基-石墨烯叠层(多层叠置的铜基-石墨烯复合材料)压接成一体式结构，从而形成铜基-石墨烯依次交替层叠的铜基-石墨烯复合材料，经试验验证，该铜基-石墨烯复合材料具有高导电率和优质的力学性能。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置的部分结构的示意图；

图2是图1中的D-D视图；

图3是图2中部分结构的放大视图；

图4是本申请一示例性实施例示出的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置的部分结构的俯视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

请参考图1，图1示出了本申请一示例性实施例示出的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置的部分结构的示意图。

本申请提供一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置10，该装置10用于将铜基-石墨烯叠层80热压成一体式结构。铜基-石墨烯叠层包括多层重叠放置的铜基-石墨烯膜层。铜基-石墨烯膜层可以通过化学气相沉积的方法制备得到。采用的铜基底的厚度不同，则制备出的铜基-石墨烯膜层的厚度不同，铜基底厚度通常在7μm～50μm范围之间，在铜基底生长的石墨烯层的厚度约为1nm。

铜基-石墨烯叠层80的层数不限，可以根据实际需求选择。例如，可以将20层、60层、80层或100层的铜基-石墨烯叠层80压合在一起。

具体的，如图1所示，该装置10包括基体11和压辊12。其中，基体11包括加工区域110和设置于该加工区域110的加工平台112，加工区域110为无氧区域。

压辊12和加热机构20均设置于该加工区域110内，其中，压辊12转动设置，与加工平台112之间预设有用于压合铜基-石墨烯叠层80的热压间隙。压辊12可以由耐高温的碳材料制成，且热压间隙应小于铜基-石墨烯叠层80的总厚度。

一种示例，热压间隙可以设置为铜基-石墨烯叠层80的总厚度的80％～99％。进一步，热压间隙可以设置为铜基-石墨烯叠层80的总厚度的95％～99％。通过热压间隙可以控制铜基-石墨烯叠层80热压后接合的可靠度。

压辊12与加工平台112之间的热压间隙可调，以满足不同层数铜基-石墨烯叠层80的热压需求。压辊12具有多个安装位置，在不同的安装位置处，压辊12与加工平台112之间的热压间隙不同。由此可知，根据铜基-石墨烯叠层80的层数，可以通过调整压辊12的位置调整加工平台112与压辊12之间的热压间隙。当然，在其它示例中，也可以通过调整加工平台112的高度实现热压间隙的调整。

加热机构20用于将铜基-石墨烯叠层80加热至500℃～900℃，进一步，可以设置加热机构20将铜基-石墨烯叠层80加热至800℃～900℃。压辊12在此温度下将铜基-石墨烯叠层80热压成一体式结构。在热压过程中，可以保持热压时间为5min～20min，压强为20Mpa～50Mpa。经试验验证，该铜基-石墨烯复合材料具有高导电率和优质的力学性能。

下面对热压后的铜基-石墨烯复合材料的导电率和力学性能进行实验验证。其中，表1～表4为测试样件的参数列表。

表1

表2

表3

表4

表5

从表5分析可知，热压后的铜基-石墨烯复合材料的导电率为108.4％～117.7％，抗拉强度R_m为201Mpa～211Mpa，规定塑性延伸强度R_p0.2为71Mpa～76Mpa，实际压缩力F为9850N～10060N，维氏硬度HV_0.2约为55。由此可知，热压后的铜基-石墨烯复合材料具有高导电率和优质的力学性能。

请继续参考图1，该装置10还包括内箱体13和外箱体14，内箱体13设置于外箱体14的内部。其中，内箱体13包围的区域为加工区域110，外箱体14包围的区域为无氧区域，加工区域110与无氧区域相连通。一种示例，可以通过对外箱体14抽取真空，使得内箱体13和外箱体14内共同形成无氧区域。

容易理解的，将内箱体13内的区域设置为加工区域，可以使得加热机构20仅在体积相对较小的空间内加热，有利于提升加热速率，使得加工区域110的环境温度以及铜基-石墨烯叠层80能够被快速加热至500℃～900℃，降低热损失和提高加热效率，同时有利于保持热压过程中的温度恒定。实际加工时，铜基-石墨烯叠层80可以被加热至800℃～900℃。

一种示例，外箱体14包括上箱体140和下箱体142，上箱体140和下箱体142共同围成无氧区域。该装置10还包括密封件144，密封件144用于密封外箱体14，使得无氧区域进一步被密封，以保持该区域处于无氧状态。

具体的，密封件144包括第一密封部分144a和第二密封部分144b，第一密封部分144a设置于上箱体140且沿上箱体140与下箱体142的接合部位延伸形成环形结构，第二密封部144b分设置于下箱体142且沿上箱体140与下箱体142的接合部位延伸形成环形结构，第一密封部分144a与第二密封部分144b密封接合，实现外箱体14的密封。密封件144的材料不限，可以采用橡胶、石棉、MgO-Cr₂O₃、MgO-ZrO₂等柔性且耐高温的材料制成。

第一密封部分144a与第二密封部分144b之间留有供铜基-石墨烯叠层80输入的入口，在入口处，第一密封部分144a与第二密封部分144b分别与铜基-石墨烯叠层80的上下表面密封接合，在其余部位处，第一密封部分144a与第二密封部分144b密封接合。

在加工区域110内，加热机构20可以设置于内箱体13的内壁，也可以设置于压辊12内，加热机构20可以采用电加热或其它方式加热，本申请对此不做限定。当加热机构20设置于压辊12内部时，可以通过压辊12与铜基-石墨烯叠层80的接触同时为铜基-石墨烯叠层80加热。

此外，在加工区域110内，无氧环境可以避免铜基-石墨烯叠层80中的铜基底氧化。进一步，还可以向加工区域110内通入保护性气体，例如氦气、氮气、氩气以及二氧化碳等气体。保护性气体通入的压强可以设置为20Mpa～100Mpa。

一种示例，该装置10可以包括保护性气体通入机构15，保护性气体通入机构15与外箱体14包围的区域连通，保护性气体可以经由外箱体14与内箱体13之间的通道进入加工区域110。

这里所说的“无氧”并不是指的绝对意义上的无氧，而是含氧量远远低于正常水平，且对铜基底造成的氧化可以忽略不计。

请继续参考图1，该装置10还包括预热机构16，预热机构16可以在热压之前预热铜基-石墨烯叠层80，使得铜基-石墨烯叠层80的温度由常温逐渐上升。预热后的温度可以设置为压合时温度的50％～80％。

预热机构16可以包括电磁感应加热器，电磁感应加热器通过电磁感应的方法使得铜基-石墨烯叠层80的内部产生电流，依靠涡流的能量达到加热的目的。电磁感应加热器无需借助空气作为传热介质，因此，即使在真空环境下，也可以将铜基-石墨烯叠层80加热。在装置10中，电磁感应加热器可以设置于外箱体14的内壁，向靠近铜基-石墨烯叠层80的一侧伸出。

在压合过程中，为了确保铜基-石墨烯叠层80可靠的被热压成一体，应在压合力作用的同时保持适当的热压时间。例如，一种示例，热压时间可以设置为5min～20min。

基于以上因素，该装置10还包括用于增加铜基-石墨烯叠层80热压时间的压力保持机构17，压力保持机构17包括链环式压板和动力机构，动力机构带动链环式压板循环输入和输出加工区域110，在加工区域110内，压辊12通过链环式压板压合铜基-石墨烯叠层80。容易理解的，通过设置链环式压板，可以使得铜基-石墨烯叠层80在压辊12的压力作用下同时承受压力的面积增大，则在热压过程中，铜基-石墨烯叠层80的同一位置处的热压时间增加。

对于带材的铜基-石墨烯叠层80而言，链环式压板可以由多块首尾相接且彼此相对活动的子板拼接而成，各子板拼接形成环形封闭的链式结构，链环式压板由动力机构带动，被循环输入和输出加工区域110，在加工区域110内，压辊12通过各子板压合铜基-石墨烯叠层80。该方案中，链环式压板可以与铜基-石墨烯叠层80共同进入加工区域110，压辊12通过依次进入加工区域110内的子板向铜基-石墨烯叠层80施加压合力，在压辊12的作用下，与子板接触的铜基-石墨烯叠层80在辊子12滚过子板的过程中始终保持被热压的状态，由此增加了铜基-石墨烯叠层80的热压时间。

带动链环式压板循环运动的动力机构可以采用电机和链传动机构相组合的形式，例如，可以在子板的两侧设置有链条，电机带动链轮旋转，链轮带动链条运动，从而实现链环式压板循环往复运动。当然，动力机构不仅限于此，还可以直接采用驱动轮带动压板循环往复运动。

为了保证链环式压板运动的顺畅性，还可以通过导向机构引导链环式压板按预设的路线循环往复运动，一种示例，导向机构可以设置为导向轮170，例如，可以在装置10的进料侧和出料侧分别设置多个导向轮170，以保证链环式压板可以被顺畅的输入和输出加工区域110。

需要说明的是，在设置链环式压板的示例中，设置热压间隙时需要考虑各子板的厚度。子板可以采用高温合金材料或耐高温钢，耐受温度范围为500℃～900℃。

进一步，还可以在加工区域110内设置多个压辊12，多个压辊12在加工区域110内并排布置。这样设置后，则多个压辊12可以依次与每个子板接触，在热压过程中，不同的子板在多个压辊12的压力作用下可以向铜基-石墨烯叠层80的同一区域重复施加压力，从而增加了铜基-石墨烯叠层80的热压时间。

容易理解地，还可以通过设定辊子12的直径、转速和子板的尺寸调整铜基-石墨烯叠层80的热压时间。例如，一种示例，辊子直径d＝10cm；辊子转速w＝0.8r/min；辊子数量n＝8个；铜基-石墨烯叠层的输送速度v＝4cm/min，上述参数可以满足加工材料被热压20min的工艺要求。

为了对加工区域110的温度进行有效控制，装置10还包括温度传感器116和温度控制器，温度传感器116与温度控制器电连接，温度控制器根据温度传感器116获取到的温度数据控制加工区域110内的加热机构20加热功率，以保持加工区域110内的温度恒定。

一种示例，温度传感器116可以设置于加工平台112内。温度传感器116可以设置多个，并且可以沿直线方向均匀分布在加工平台112内，由此可以使得温度传感器116能够在多个方位感测温度，提高温度感测的准确度。

对于加工平台112而言，可以设置成一体式结构，也可以设置为分体式结构。当采用分体式结构时，可以将加工平台112靠近压辊12的部分单独设置，该部分可以采用模具钢、合金钢或石墨材料制成，以增加材料的硬度和耐磨性。

请继续参考图1，该装置10还包括进料输送辊18，进料输送辊18设置于加工平台112的进料侧，进料输送辊18用于将铜基-石墨烯叠层80输送至加工平台112。并且，为了避免铜基-石墨烯叠层80在进料输送辊18与加工平台112的衔接处塌陷，加工平台112的上表面朝向进料输送辊18延伸，并伸出加工区域110，与进料输送辊10的顶点处衔接。这一设置可以减小进料输送辊18与加工平台112之间的间隙，避免铜基-石墨烯叠层80落入该间隙内形成褶皱。

加工平台112的进料侧包括凹弧形表面1120，以便留有空间容纳进料输送辊18，使得进料输送辊18可以更加靠近加工平台112的进料侧。进料输送辊18可以成组设置，两两为一组，分别设置于铜基-石墨烯叠层80的两侧，以使得共同向铜基-石墨烯叠层80施加输送力。

该装置10还可以包括出料输送辊19，出料输送辊19设置于加工平台112的出料侧，压合后的铜基-石墨烯复合材料可以通过出料输送辊19输送出来。加工平台112的上表面也可以设置成与出料输送辊19的顶点处衔接，由此可以减小出料输送辊19与加工平台112之间的间隙。

加工平台112的出料侧包括凹弧形表面，以便留有空间容纳出料输送辊19，使得出料输送辊19可以更加靠近加工平台112的出料侧，以避免铜基-石墨烯复合材料出料时卡入间隙处被划伤。

需要说明的是，进料输送辊18以及出料输送辊19可以设置于外箱体14内，也可以设置于外箱体14的外部，本示例中采用前者。

请参考图2至图4，内箱体13与外箱体14开设有供压辊12的轴部120伸出的接口，该接口用于轴部120与动力源例如电机连接。该接口处设置有轴承20，轴承20用于支撑轴部120。轴承20的左侧与装置10的环形挡圈21抵靠，右侧与固定组件22抵靠，实现了轴承20的轴向固定。

该装置10还包括设置于该接口处的多道密封机构。多道密封机构可以同时起到密封和隔热的作用，一方面避免加工区域110内热量的散失，另一方便避免杂物等进入加工区域110，影响加工质量。

具体的，多道密封机构中，其中一道为第一道密封机构，第一道密封机构包括密封材料50，密封材料50填充于轴部与内箱体13与轴部120之间的间隙内。

密封材料50采用耐高温材料，根据加工区域110内的温度，密封材料50可以选择耐受温度在500℃～900℃范围内的材料。本示例中，密封材料50采用粉末状材料，例如，ATO(氧化锡锑)吸热粉、纳米级硅酸钛复合无机粉末、气相法SiO2、锆英石复合材料等。

相应的，第一道密封机构还包括第一O形圈40和第二O形圈42，第一O形圈40和第二O形圈42间隔设置于轴部120，第一O形圈40、第二O形圈42、内箱体13以及轴部14共同围成环形密封空间，粉末状的密封材料50填充于该环形密封空间内。密封材料50采用粉末状材料，可以在实现轴部120密封的前提下，降低轴部120的转动阻力。

多道密封机构中，其中一道为第二道密封机构，第二道密封机构包括环绕于轴部120的密封腔以及填充于该密封腔内的润滑脂，该润滑脂用作密封介质。

具体的，固定组件22包括第一固定件220和第二固定件221，第一固定件220和第二固定件221分别套设于轴部120，并且与轴部120密封接合，其中，第一固定件220和第二固定件221均与外箱体14固定连接，第一固定件220与第二固定件221之间留有间隙，该间隙形成密封腔30，该密封腔30内填充有润滑脂，该润滑脂用作密封介质。润滑脂可以在离心力的作用下充满密封腔30。

第二固定件221包括第一部分2210和第二部分2211，其中，第一部分2210与第一固定件220之间形成密封腔30的主体部分，第二部分2211用于封堵密封腔30的口部。也就是说，拆除第二部分2211，即可从口部向密封腔30内注入润滑脂。

润滑脂可以采用高温润滑脂，高温润滑脂的耐受温度范围在500℃～900℃。例如可以采用二氧化钼类润滑脂或二氧化钨类高温润滑脂等。

多道密封机构中，还可以包括第三道密封机构，例如，第三道密封机构包括设置于第二部分2211与轴部120之间的O形密封圈2212，该O形密封圈2212实现了第二固定件221与轴部120的密封。

当然，还可以包括更多道密封机构，例如，在第一部分2210与轴部120之间密封机构等等。并且，应当理解的是，各密封机构的具体结构也不仅限于以上所示出的，还可以采用迷宫式密封机构等。

装置10还包括冷却机构60，冷却机构60用于与轴部120进行热交换。冷却机构60通过热交换可以带走轴部120的部分热量，从而可以起到散失轴部120热量的目的。冷却机构60通过接头与外部循环系统连接，以实现热交换。冷却介质可以是水，也可以是液氮等等，本申请对此不作限定。

一种示例，内箱体13与外箱体14共同围成腔体，腔体内填充冷却介质，腔体的侧壁第一O形圈和密封材料50接触，以实现热交换。

腔体的内轮廓面600为曲形轮廓面，曲形轮廓面可以增大腔体与冷却介质的接触面积，从而可以加快散热，提高散热效率。本示例中，腔体的内轮廓面600为波浪形内轮廓面，但不仅限于此。

请继续参考图2，装置10还包括限位机构70，限位机构70用于限制铜基-石墨烯叠层80被压合后沿宽度方向的延展量。限位机构70包括在铜基-石墨烯叠层80的宽度方向设置的两个挡块，两挡块设置在加工区域110内，分别与铜基-石墨烯叠层80宽度方向的两相对侧接触。

本申请中的装置10可以适应于片材的热压，也适应于带材的热压。为了满足带材的加工需求，本装置10还可以包括转动设置的放料辊和收料辊(图中未示出)，其中，放料辊设置于基体11的入料侧，用于向加工区域提供带状的铜基-石墨烯叠层80，收料辊设置于基体11的出料侧，用于收卷被热压后的带材。

在实际应用场景中，可以设置多个放料辊，多个放料辊空间排布，带材状的铜基-石墨烯叠层80分别卷绕于各放料辊，每个放料辊至少卷绕一层铜基-石墨烯叠层80。装置10工作时，多个放料辊同时转动向加工区域110内放料。当热压完成后，收料辊将热压后的带材收卷起来。放料辊的设置数量不限，可以根据铜基-石墨烯叠层80的层数以及空间大小选择设置。

该装置还可以包括导向辊，导向辊可以引导多层铜基-石墨烯叠层80在进入外箱体14之间重叠在一起。

由于热压后的产品处于500℃～900℃的高温状态，因此，该装置10还可以包括冷却机构，冷却机构用于将热压后的产品冷却至室温，冷却后的产品通过收料辊收卷起来。

下面以带材为例说明铜基-石墨烯叠层的热压过程。

对外箱体14抽真空后通入保护性气体；

通过放料辊放料，使铜基-石墨烯叠层80进入外箱体14内预热，预热铜基-石墨烯叠层80至300℃～400℃；

将预热后的铜基-石墨烯叠层80连续输入加工区域110，在加工区域110内将继续铜基-石墨烯叠层80加热至500℃～900℃，同时，压辊12转动，热压于铜基-石墨烯叠层80；

在压强为20Mpa～50Mpa、热压温度为500℃～900℃的热压合条件下，保持压辊12热压于铜基-石墨烯叠层80的热压时间为5min～20min，使铜基-石墨烯叠层80被热压成一体式结构；

热压结束后，热压后的材料经过冷却后收卷于收料辊。

当然，在铜基-石墨烯叠层80的输送过程中，还可以通过纠偏机构、张力控制机构纠正铜基-石墨烯叠层80重叠时的偏移量以及材料张力，以保证热压后的产品质量。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (23)

1.一种采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，包括：

基体(11)，包括加工区域(110)和设置于所述加工区域(110)内的加工平台(112)，所述加工区域(110)设置为无氧区域；

加热机构(20)，用于将铜基-石墨烯叠层加热至500℃～900℃；以及

压辊(12)，转动设置于所述加工区域(110)内，与所述加工平台(112)之间预设有用于热压铜基-石墨烯叠层(80)的热压间隙。

2.根据权利要求1所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括内箱体(13)和外箱体(14)，所述内箱体(13)设置于所述外箱体(14)的内部，所述内箱体(13)包围的区域为所述加工区域(110)，所述外箱体(14)包围的区域为无氧密封区域，所述加工区域(110)与所述无氧密封区域连通。

3.根据权利要求2所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括在热压之前预热铜基-石墨烯叠层的预热机构(16)，所述预热机构(16)设置于所述外箱体(14)内。

4.根据权利要求3所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述预热机构(16)包括电磁感应加热器。

5.根据权利要求1所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括用于增加铜基-石墨烯叠层(80)热压时间的压力保持机构(17)，所述压力保持机构(17)包括链环式压板和动力机构，所述动力机构带动所述链环式压板循环输入和输出所述加工区域(110)，在加工区域(110)内，所述压辊(12)通过所述链环式压板热压铜基-石墨烯叠层(80)。

6.根据权利要求5所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述链环式压板由多块首尾相接且彼此相对活动的子板拼接而成，各所述子板被循环输入和输出所述加工区域(110)，在加工区域(110)内，所述压辊(12)通过所述子板热压铜基-石墨烯叠层(80)。

7.根据权利要求5所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述加工区域(110)内设置有多个所述压辊(12)，所述压辊(12)并排布置。

8.根据权利要求2所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述内箱体(13)与所述外箱体(14)开设有供所述压辊(12)的轴部(120)伸出的接口，所述装置(10)还包括设置于所述接口处的多道密封机构。

9.根据权利要求8所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述多道密封机构包括第一道密封机构，所述第一道密封机构包括密封材料(50)，所述密封材料(50)填充于所述内箱体(13)与所述轴部(120)之间的间隙内。

10.根据权利要求9所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述第一道密封机构还包括间隔设置于轴部的第一O形圈(40)和第二O形圈(42)，所述第一O形圈(40)、所述第二O形圈(42)、所述轴部(120)以及所述内箱体(13)四者共同围成环形密封空间，粉末状的密封材料(50)填充于所述环形密封空间内。

11.根据权利要求8所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述多道密封机构还包括第二道密封机构，所述第二道密封机构包括环绕于所述轴部(120)的密封腔(30)以及填充于所述密封腔(30)内的润滑脂，所述润滑脂用作密封介质。

12.根据权利要求11所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括固定组件(22)，所述固定组件(22)包括第一固定件(220)和第二固定件(221)，第一固定件(220)和第二固定件(221)分别套设于轴部(120)，并且与轴部(120)密封接合，所述第一固定件(220)和所述第二固定件(221)均与外箱体(14)固定连接，所述第一固定件(220)与所述第二固定件(221)之间留有间隙，该间隙形成所述密封腔(30)。

13.根据权利要求9所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置还包括冷却机构(60)，所述冷却机构(60)用于与所述压辊(12)的轴部(120)进行热交换。

14.根据权利要求13所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述内箱体(13)与所述外箱体(14)围成腔体，所述腔体内填充冷却介质，所述腔体的侧壁与所述密封材料(50)接触。

15.根据权利要求14所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述腔体靠近所述轴部(120)的内轮廓面(600)为曲形内轮廓面。

16.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括温度传感器(116)和温度控制器，所述温度传感器(116)与所述温度控制器电连接，所述温度控制器根据所述温度传感器(116)的温度数据控制所述加工区域(110)的温度，所述温度传感器(116)设置于所述加工平台(112)内。

17.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述加工平台(112)设置为分体式结构，靠近所述压辊(12)的部分由模具钢、高温合金钢或石墨制成。

18.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括进料输送辊(18)，所述进料输送辊(18)设置于所述加工平台(112)的进料侧，用于将铜基-石墨烯叠层(80)输送至所述加工平台(112)，所述加工平台(112)的上表面朝向所述进料输送辊(18)延伸，与所述进料输送辊(18)在顶点处衔接。

19.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括限位机构(70)，所述限位机构(70)用于限制铜基-石墨烯叠层(80)被压合后沿宽度方向的延展量。

20.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括保护气体通入机构(15)，所述保护气体通入机构(15)用于向所述加工区域(110)通入防止铜基-石墨烯叠层(80)氧化的保护性气体。

21.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述热压间隙设置为铜基-石墨烯叠层(80)总厚度的80％～99％。

22.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述压辊(12)具有多个安装位置，在不同的安装位置处，所述压辊(12)与所述加工平台(112)之间的热压间隙不同。

23.根据权利要求1至15任一项所述的采用压辊加工铜基-石墨烯的装置，其特征在于，所述装置(10)还包括转动设置的放料辊和收料辊，所述放料辊设置于所述基体(11)的入料侧，用于向所述加工区域(110)提供带状的铜基-石墨烯叠层(80)，所述收料辊设置于所述基体(11)的出料侧，用于收卷热压后的带材。

Images