【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，属于金属基复合材料制备。
技术介绍
1、铜基复合材料是以金属铜(cu)或者铜合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料；相比铜和铜合金，铜基复合材料拥有更高的比强度，比模量和低热膨胀系数等优异的性能，能够填补纯铜性能短板，以满足各行业的材料性能需求；但铜基复合材料的本身不足之处在于其强度与韧性、导电率成反比关系，即强度的增加会导致复合材料的韧性和导电率下降；现如今各个领域都促使铜基复合材料的性能迅速发展，在保证良好的强度的基础上，不过多损失材料的韧性或导电性。
2、纳米材料，包括一维结构的碳纳米管(cnt)、二维结构的氧化石墨烯(go)和还原氧化石墨烯(rgo)这些增强体都在铜基复合材料这一领域起着尤为重要的作用，有着广泛的需求和良好的发展前景；cnt是理想的增强体材料，具有优异的力学性能、电学性能和热学性能，其抗拉强度大约为高强钢的100倍，密度仅有钢的1/6，导电率约为102s/cm，载流量高达109a/cm2，导热率达3.0kw/(m·k)；go是石墨烯经过氧化处理获得，一些含氧官能团被成功地引入到石墨烯表面；但由于cnt和go在cu基体中存在分散性不好、界面结合弱等问题，导致没有得到预期的强化效率。
3、目前主流的cnts增强铜基复合材料的制备方法有分子级共混法、片状粉末冶金法、电沉积法等制备方法；在改善增强体与基体界面结合方面，有着碳纳米管表面改性，在cnt与cu界面处引入原位生成的碳化物、小角度
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，在复合材料中形成了非连续性的cnt-rgo网络，通过cnt和rgo的协同作用获得具有良好综合性能的铜基复合材料；一种具有非连续性网络结构化碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
2、(1)将碳纳米管cnt置入由浓硫酸和浓硝酸混合溶液中进行酸化得到酸化处理的碳纳米管cnt。
3、(2)以石墨粉为原料，通过氧化剥离法制成氧化石墨烯go。
4、(3)将步骤(1)中得到的酸化处理的碳纳米管cnt和步骤(2)制备得到的氧化石墨烯go分别在水中超声分散得到酸化处理的碳纳米管cnt和氧化石墨烯go的分散液，将酸化处理的碳纳米管cnt的分散液和氧化石墨烯go的分散液混合后进行搅拌得到cnt-go悬浮液，产物经过滤、干燥后得到cnt-go杂化物。
5、(4)将球形铜粉在乙醇中进行第一次球磨，然后将步骤(3)处理好的cnt-go杂化物与球磨好的cu粉混合并进行第二次球磨得到复合粉末，随后将复合粉末在ar-h2的混合气氛中还原得到cnt-rgo/cu复合粉末。
6、(5)将步骤(4)所制得的cnt-rgo/cu复合粉末进行放电等离子烧结得到的cnt-rgo/cu复合材料即为碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料。
7、优选的，所述步骤(1)中，所使用的碳纳米管cnt纯度不低于99％，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3:1)～(5:1)，酸化处理的时间为8～12h。
8、优选的，所述步骤(2)中，所使用的石墨粉纯度不低于99％。
9、优选的，所述步骤(3)中酸化处理的碳纳米管cnt与氧化石墨烯go的体积比为(3:1)～(6:1)。
10、优选的，所述步骤(3)中超声分散处理的时间为1～2h，超声分散的功率为10kw，搅拌的时间为1～3h。
11、优选的，所述步骤(4)中，所用的铜粉的平均颗粒直径为1～3μm，第一次球磨的条件为：球料比为10:1，不锈钢球直径5～7mm，球磨转速为250～350r/min，球磨时间为9～11h；第二次球磨的条件为：球料比为10:1，不锈钢球直径5～7mm，球磨转速为250～350r/min，球磨时间为4.5～5.5h，转速为250～350r/min。
12、优选的，所述步骤(4)中cnt-go的体积占cnt-rgo/cu复合粉末总体积的0.75％～1.5％。
13、优选的，所述步骤(4)中还原温度为250～300℃，还原时间为8～12h。
14、优选的，所述步骤(5)中放电等离子烧结时温度设定为700～800℃，升温速率为100℃/min，保温时间10～15min。
15、本专利技术的原理：通过对球磨后的复合粉末进行还原，还原过程中cnt-go变为cnt-rgo(碳纳米管-还原氧化石墨烯)会得到cnt-rgo粉末，通过的π-π键使得cnt-rgo形成一个整体，烧结过程后cnt-rgo紧密联系在一起，具有强界面结合并且提供了良好的载荷传递效率，结合后续的烧结工艺调控，从而提高了复合材料的力学性能。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)本专利技术采用球磨过后的片状cu粉与增强体结合，与原始球形粉末相比，片状cu粉有更多的平面区域可以增大cnt和go的附着面积。
18、(2)cnt与rgo通过强烈的π-π键使cnt-rgo形成一个整体，烧结后不同结构的cnt-rgo混合结构被紧密联系到一起，形成了非连续性网络结构，cnt和rgo相互联系，共同作为增强体强化cu基复合材料，能有效提高材料的综合性能。
19、(3)本专利技术工艺制备稳定，所用到的设备简单，从增强体结构设计出发来提高增强体的强化效率的思路也可以应用于其他金属基复合材料的制备过程。
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1.一种具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所使用的碳纳米管CNT纯度不低于99％，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3:1)～(5:1)，酸化处理的时间为8～12h。
3.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所使用的石墨粉纯度不低于99％。
4.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中酸化处理的碳纳米管CNT与氧化石墨烯GO的体积比为(3:1)～(6:1)。
5.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中超声分散处理的时间为1～2h，超声分散的功率为10kW，搅拌的时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制
7.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中CNT-GO的体积占CNT-RGO/Cu复合粉末总体积的0.75％～1.5％。
8.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中还原温度为250～300℃，还原时间为8～12h。
9.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中放电等离子烧结时温度设定为700～800℃，升温速率为100℃/min，保温时间10～15min。
...【技术特征摘要】
1.一种具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所使用的碳纳米管cnt纯度不低于99％，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3:1)～(5:1)，酸化处理的时间为8～12h。
3.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所使用的石墨粉纯度不低于99％。
4.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中酸化处理的碳纳米管cnt与氧化石墨烯go的体积比为(3:1)～(6:1)。
5.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的碳纳米管-石墨烯/铜基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中超声分散处理的时间为1～2h，超声分散的功率为10kw，搅拌的时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述具有非连续网络结构的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶静梅，王伊凡，陈小丰，易健宏，李才巨，刘意春，鲍瑞，刘亮，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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