【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨烯/铝电导体材料，具体涉及一种石墨烯/铝电导体及其制备方法
技术介绍
1、石墨烯/铝电导体是一种新兴的导电材料，该类导体将石墨烯的高载流子迁移率和铝合金的高电子密度的特点相结合，产生远高于单一铝合金或石墨烯的电导率。目前，传统的石墨烯/铝电导体主要通过化学气相沉积法在铝合金表面沉积一层石墨烯薄膜，该方法生产的电导体中石墨烯和铝合金之间缺乏有效结合，导致导电性能较差，因此限制了该类导体材料的应用。采用石墨烯/铝复合材料是一种提升电导体性能的有效方法，例如，cn109732093 a公开了一种石墨烯/铝合金复合材料的制备方法，通过石墨烯浆料和铝箔浆料复合，随后干燥、烧结和粉碎制成石墨烯/铝合金复合材料，然而该方案工艺复杂，难以大规模生产。
2、石墨作为一种片层状材料，层内依靠共价键结合，层间依靠范德华力结合，处于弱结合状态，因此石墨在外力作用下易发生层片状剥离。将石墨填充到金属管材中，随后进行热塑性成形加工，石墨在金属流变过程产生的切应力作用下发生剥离生成石墨烯，该方法制得的电导体中石墨烯和金属基体具有良好界面结合，从而获得高导电性。例如，cn106128545 a公开了一种石墨烯芯电导体及其制备方法，采用石墨填充到可拉拔套管制成填充管，随后拉拔填充管，在剪切力作用下剥离石墨成为石墨烯。
3、然而，由于石墨具有良好的润滑作用，拉拔过程难以在石墨间形成较强的剪切力，从而导致石墨难以剥离成为石墨烯。将石墨制备成膨胀石墨，并以其他组元填充间隙，避免石墨之间接触是避免润滑作用的重要方式。例如，cn
技术实现思路
1、针对石墨剥离过程存在的剪切力不足的问题，本专利技术采用高温法对石墨进行膨胀处理，并采用金属组元填充膨胀石墨间隙，避免了石墨互相接触产生润滑作用，提升形变过程中石墨间的剪切力，同时避免了繁琐的液相剥离工序，从根本上提升石墨剥离的效率。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种石墨烯/铝电导体，包括复合芯材和金属管材。
4、进一步地，所述复合芯材为石墨烯/铝复合材料，所述金属管材为1xxx铝合金管材。
5、本专利技术同时公开了石墨烯/铝电导体的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将石墨粉体置于氩气氛围保护下的石英管，将石英管置于电阻炉炉膛内，随炉升温至1000-1350℃，保温30-60s，石墨膨胀成为蠕虫状的膨胀石墨。
7、(2)采用球磨法对膨胀石墨和铝粉进行混合，采用不锈钢球为研磨介质，转速为300-400rpm，研磨时间4-8h，制得膨胀石墨/铝复合粉体。
8、(3)将膨胀石墨/铝复合粉体填充到1xxx铝合金管材中，采用多道次热塑性变形和退火工艺制成石墨烯/铝电导体。
9、优选地，所述步骤(2)中，铝粉与膨胀石墨质量比为100：1-1000：1。
10、优选地，所述步骤(3)中，热塑性变形工艺包括热轧、热拉拔和热扭转。
11、优选地，所述步骤(3)中，每道次变形量为15-30%，变形总道次为3-6次。
12、优选地，所述步骤(3)中，退火工艺为350-500℃，保温30-60min，随炉冷却。
13、有益效果
14、(1)本专利技术利用高载流子迁移率的石墨烯与高电子密度的铝合金之间的协同作用，在石墨烯/铝电导体中构建了多维度导电通道，促进电子在电导体中的传输过程。
15、(2)本专利技术通过机械合金化在膨胀石墨间隙填充铝相，避免了石墨相互接触产生润滑作用，提升了粉体随填充管流变过程中的剪切力，促进了石墨剥离成为石墨烯的过程。
16、(3)本专利技术中的电导体采用普通机械合金化、热塑性成形和退火设备进行生产，具有工艺简单、生产效率高和成本低的优点，适合工业化大规模生产。
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1.一种石墨烯/铝电导体，其特征在于，导体包括复合芯材和金属管材。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/铝电导体，其特征在于，所述复合芯材为石墨烯/铝复合材料，所述金属管材为1XXX系铝合金管材。
3.一种权利要求1所述石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，铝粉与膨胀石墨质量比为100-1000:1。
5.根据权利要求3所述的石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，热塑性变形工艺包括热轧、热拉拔和热扭转。
6.根据权利要求3所述的石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，每道次变形量为15-30%，变形总道次为3-6次。
7.根据权利要求3所述的石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，退火工艺为350-500℃，保温30-60min，随炉冷却。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/铝电导体，其特征在于，导体包括复合芯材和金属管材。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/铝电导体，其特征在于，所述复合芯材为石墨烯/铝复合材料，所述金属管材为1xxx系铝合金管材。
3.一种权利要求1所述石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的石墨烯/铝电导体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，铝粉与膨胀石墨质量比为100-1000:1。...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷金凤，陈曦，周庆波，何潇，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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