一種石墨烯復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種石墨締復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)度材料成本較高且表面潤(rùn)滑性不足，因此在接觸面上容易因過(guò)度摩擦造成損 耗，影響使用壽命。而在石墨締復(fù)合材料方面，目前大部分的石墨締與金屬的復(fù)合材料都是 通過(guò)在溶液中將金屬鹽在石墨締表面還原成納米顆粒，該方法得到的復(fù)合材料為粉體材 料，此種復(fù)合材料雖然在測(cè)試中可W表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度性能W及熱物理性能，并且石墨締 的存在也大大增強(qiáng)了該材料的潤(rùn)滑性，但是，粉體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)松散，雙組份的均一性難有 保障，此外粉體材料多經(jīng)過(guò)熱壓燒結(jié)得到塊體使用，并不適合作為表面修飾材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種具有超高強(qiáng)度和優(yōu)秀的表面潤(rùn)滑性且容易覆蓋 在任意基材表面的石墨締復(fù)合材料。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是：一種石墨締復(fù)合材料，包括基底W及交替 沉積在基底表面的石墨締層和金屬納米顆粒層。
[0005] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供前述石墨締復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是：一種石墨締復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，包括W 下步驟：
[0007] ①、選取平整的基底，并清洗基底表面。
[0008] ②、將粉體石墨締置于易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，超聲分散，得到石墨締分散液。
[0009] ③、將納米金屬顆粒置于活化液中，經(jīng)過(guò)回流后用清水多次清洗，除去溶液中的活 化物質(zhì)，然后加入易揮發(fā)有機(jī)溶劑得到金屬納米顆粒分散液。
[0010] ④、將清潔好的平整的基底置于噴涂設(shè)備中并將其加熱，然后分別將石墨締分散 液和金屬納米顆粒分散液置于兩個(gè)不同的噴涂墨水腔中；首先在基底表面噴涂一層石墨締 分散液層，由于基底有所加熱，易揮發(fā)有機(jī)溶劑迅速揮發(fā)，便在基底得到一層均勻的石墨締 層；隨后在該表面繼續(xù)噴涂一層金屬納米顆粒分散液層，干燥后得到一層的金屬納米顆粒 層;上述兩次噴涂為一個(gè)噴涂循環(huán)，該噴涂循環(huán)至少進(jìn)行1次。
[0011] ⑤、對(duì)步驟④制得的材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理。
[0012] 所述步驟①中選取的基底材料為金屬或者陶瓷或者半導(dǎo)體。
[0013] 所述步驟④中的基底置于噴涂設(shè)備中后加熱至40~100°C。
[0014] 所述步驟④制得的材料中石墨締層的厚度為Inm~lOOOnm，金屬納米顆粒層厚度 Inm ~ΙΟΟΟη??ο
[0015] 所述步驟⑤的燒結(jié)環(huán)境為真空環(huán)境，燒結(jié)溫度為600~1000°C，時(shí)間為1~60分鐘。
[0016] 采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有W下的有益效果：（1)本發(fā)明設(shè)計(jì)的納米級(jí)層狀 堆疊結(jié)構(gòu)的石墨締復(fù)合材料與傳統(tǒng)的混合結(jié)構(gòu)石墨締復(fù)合材料不同，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更有利 于展現(xiàn)出石墨締材料的優(yōu)秀性能，該結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料表現(xiàn)出超高強(qiáng)度和優(yōu)秀的表面潤(rùn)滑 性。
[0017] (2)本發(fā)明基于超細(xì)化噴涂工藝設(shè)計(jì)制備的石墨締復(fù)合材料容易覆蓋在任意基材 表面，可W作為一種良好的界面材料，其超高的強(qiáng)度和優(yōu)秀的表面潤(rùn)滑性可W有效的防止 因摩擦引起的材料及能量的損耗，增加基底產(chǎn)品的使用壽命，拓展其使用范圍，特別是在極 限工作環(huán)境下將起到重要作用。相對(duì)于其它石墨締復(fù)合材料制作工藝，噴涂不但工藝簡(jiǎn)單 便捷，應(yīng)用范圍廣，而且可W在有效的控制雙組份占比的同時(shí)保證復(fù)合材料整體的均一性， 因此該復(fù)合材料的實(shí)用價(jià)值很高。
[0018] (3)本發(fā)明的石墨締復(fù)合材料可W直接噴涂在其它任何產(chǎn)品的平整表面，對(duì)其進(jìn) 行表面加工改性，增強(qiáng)其強(qiáng)度及耐摩擦性（即潤(rùn)滑性），噴涂的方法簡(jiǎn)便快捷，成本較低，適 合大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0020] 圖1為本發(fā)明的石墨締復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 附圖中的標(biāo)號(hào)為：
[0022] 金屬納米顆粒層1、石墨締層2、基底3。
【具體實(shí)施方式】
[0023] (實(shí)施例1)
[0024] 見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的石墨締復(fù)合材料，包括基底3W及交替沉積在基底3表面的石墨 締層2和金屬納米顆粒層1。
[0025] 本實(shí)施例的石墨締復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，包括W下步驟：
[0026] ①、選取平整的基底3,并清洗基底3表面，基底3材料為金屬或者陶瓷或者半導(dǎo) 體。。
[0027] ②、將粉體石墨締置于易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，超聲分散，得到石墨締分散液。
[0028] ③、將納米金屬顆粒置于活化液中，經(jīng)過(guò)回流后用清水多次清洗，除去溶液中的活 化物質(zhì)，然后加入易揮發(fā)有機(jī)溶劑得到金屬納米顆粒分散液。
[0029] ④、將清潔好的平整的基底3置于噴涂設(shè)備中并將其加熱至40~100°C，然后分別 將石墨締分散液和金屬納米顆粒分散液置于兩個(gè)不同的噴涂墨水腔中。首先在基底3表面 噴涂一層石墨締分散液層，由于基底3有所加熱，易揮發(fā)有機(jī)溶劑迅速揮發(fā)，便在基底3得到 一層均勻的石墨締層2。隨后在該表面繼續(xù)噴涂一層金屬納米顆粒分散液層，干燥后得到一 層的金屬納米顆粒層1。上述兩次噴涂為一個(gè)噴涂循環(huán)，該噴涂循環(huán)至少進(jìn)行1次。制得的材 料中石墨締層2的厚度為Inm~lOOOnm，金屬納米顆粒層1厚度Inm~lOOOnm。
[0030] ⑤、對(duì)步驟④制得的材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理，燒結(jié)環(huán)境為真空環(huán)境，燒結(jié)溫度為 600~1000°C，時(shí)間為1~60分鐘。
[0031] 本實(shí)施例的石墨締復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu)使其較好的表現(xiàn)出雙組份材料的優(yōu)點(diǎn)，石 墨締層2的加入不僅提升了其強(qiáng)度，更增強(qiáng)了其表面的潤(rùn)滑性。W銅為例，從表1中可W看出 經(jīng)過(guò)該復(fù)合材料修飾的基底3表面的強(qiáng)度及潤(rùn)滑性均有明顯提升，其中表面硬度提升最明 顯的為實(shí)例屯，提升百分比為83.3%，且摩擦系數(shù)減少了 47.3%，該復(fù)合材料的噴涂工藝使 其可W在任意平整基底3進(jìn)行表面改性，較好的強(qiáng)度及潤(rùn)滑性不僅減少了材料本體的摩擦 損耗，保護(hù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好，較低的界面摩擦也較小了能耗，節(jié)約了資源。
[0032]
~W上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳胃 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，W上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種石墨烯復(fù)合材料，其特征在于:包括基底（3)以及交替沉積在基底(3)表面的石 墨烯層(2)和金屬納米顆粒層(1)。2. -種石墨烯復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:包括以下步驟： ① 、選取平整的基底(3)，并清洗基底(3)表面。 ② 、將粉體石墨烯置于易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，超聲分散，得到石墨烯分散液。 ③ 、將納米金屬顆粒置于活化液中，經(jīng)過(guò)回流后用清水多次清洗，除去溶液中的活化物 質(zhì)，然后加入易揮發(fā)有機(jī)溶劑得到金屬納米顆粒分散液。 ④ 、將清潔好的平整的基底(3)置于噴涂設(shè)備中并將其加熱，然后分別將石墨烯分散液 和金屬納米顆粒分散液置于兩個(gè)不同的噴涂墨水腔中；首先在基底(3)表面噴涂一層石墨 烯分散液層，由于基底(3)有所加熱，易揮發(fā)有機(jī)溶劑迅速揮發(fā)，便在基底(3)得到一層均勻 的石墨烯層(2);隨后在該表面繼續(xù)噴涂一層金屬納米顆粒分散液層，干燥后得到一層的金 屬納米顆粒層(1);上述兩次噴涂為一個(gè)噴涂循環(huán)，該噴涂循環(huán)至少進(jìn)行1次。 ⑤ 、對(duì)步驟④制得的材料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨稀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟①中 選取的基底(3)材料為金屬或者陶瓷或者半導(dǎo)體。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨稀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟④中 的基底(3)置于噴涂設(shè)備中后加熱至40~100°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨稀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟④制 得的材料中石墨稀層(2)的厚度為lnm~lOOOnm，金屬納米顆粒層（1)厚度lnm~lOOOnm。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨稀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述步驟⑤的 燒結(jié)環(huán)境為真空環(huán)境，燒結(jié)溫度為600~1000°C，時(shí)間為1~60分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝，其中石墨烯復(fù)合材料包括基底以及交替沉積在基底表面的石墨烯層和金屬納米顆粒層。本發(fā)明基于超細(xì)化噴涂工藝設(shè)計(jì)制備的復(fù)合材料具有超高強(qiáng)度和優(yōu)秀的表面潤(rùn)滑性且容易覆蓋在任意基材表面，可以作為一種良好的界面材料，有效的防止因摩擦引起的材料及能量的損耗。相對(duì)于其它石墨烯復(fù)合材料制作工藝，噴涂不但工藝簡(jiǎn)單便捷，應(yīng)用范圍廣，而且可以在有效的控制雙組份占比的同時(shí)保證復(fù)合材料整體的均一性，因此該復(fù)合材料的實(shí)用價(jià)值很高。
【IPC分類】C23C28/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105506621
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510847934
【發(fā)明人】金虎, 彭鵬, 董澤琳, 武文鑫
【申請(qǐng)人】常州二維碳素科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日