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amgraphene鐵蟲 (初入文壇)
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[交流]
石墨烯/銅（TP2）復(fù)合材料
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我國已經(jīng)成為全球最大的銅材生產(chǎn)國和消費國。銅管消費量每年以10%以上的速度遞增。浙江、江西、安徽、廣東和江蘇五個省區(qū)產(chǎn)量總和占全國的75%。銅基復(fù)合材料有著良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和加工性能，在電子產(chǎn)品、航空航天以及傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的銅基復(fù)合材料的強度較高，但是導(dǎo)電導(dǎo)熱性、拉伸強度會有所降低。以銅管為例，脫磷氧銅（TP2）因其具有高導(dǎo)熱性、耐蝕性及良好的加工型和可焊性，并具有抑菌性以及美麗的光澤，廣泛用于空調(diào)熱交換器材料和制冷管中。但是TP2銅制備價格昂貴，純度要求高，且銅的密度較大，不利于元件的成本控制，制備工藝改進(jìn)及機器的安裝移動。 廣州埃米石墨烯公司一直致力于石墨烯下游應(yīng)用開發(fā)，使用的石墨烯原材料進(jìn)口，性能優(yōu)于國內(nèi)石墨烯，擁有成熟的分散技術(shù)，可穩(wěn)定制備高純度的單層石墨烯粉體、分散液。 我公司制備的石墨烯具有高透光性、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱率、超高的力學(xué)性能和高的比表面，將石墨烯添加入TP2銅，制備石墨烯復(fù)合銅合金材料，在降低原料成本的前提條件下，提高或保持TP2合金的流動性或強度，其導(dǎo)電率、硬度、抗拉強度、導(dǎo)熱率均有大幅提升，見表1，提升了銅管產(chǎn)品加工得率，是銅基理想的復(fù)合增強體，能為企業(yè)帶來實際的經(jīng)濟效益。 目前，石墨烯增強銅基復(fù)合材料的制備方法主要有四種,1、采用分子水平的混合方法將石墨烯分散在銅基體中，后采用放電等離子燒結(jié)；2、通過原位化學(xué)還原方法合成石墨烯納米片，以此為基體通過放電等離子燒結(jié)；3、通過球磨和異步軋制的方法制備多層石墨烯銅基復(fù)合材料；4、通過化學(xué)氣相沉積法在銅表面沉積一層石墨烯，后采用電化學(xué)沉積的方法重復(fù)操作。 采用上述法制備石墨烯銅基復(fù)合材料確實可以提高材料的力學(xué)性能，但制備過程繁瑣，設(shè)備精度要求高，生產(chǎn)成本高，尚不能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。成本較低的傳統(tǒng)熔鑄法的難點在于，石墨烯具有密度小以及與金屬基體之間潤濕性能差等問題，實現(xiàn)均勻分散及與金屬基體牢固結(jié)合成為工業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵。 廣州石墨烯科技有限公司的石墨烯分散技術(shù)能較好解決以上問題。采用掃描電鏡（MLA650F）對我司研發(fā)的石墨烯銅合金相的分布、形貌進(jìn)行表征，結(jié)合能譜對相成分進(jìn)行測定，圖中深黑色顆粒為石墨烯，灰色顆粒為氧化銅，兩種顆粒分散均勻，氧化銅尺寸在~300 nm左右，而石墨烯顆粒尺寸約為100~200 nm之間。 銅基復(fù)合材料的強度、硬度、導(dǎo)電性能上升現(xiàn)象歸功于氧化銅與石墨烯共同作用、以及均勻分布，兩者缺一不可：由銅粉氧化而成的氧化銅對材料力學(xué)性能提升起主要作用，而石墨烯的協(xié)同作用下，填補材料基體內(nèi)部部分缺陷，使得材料的力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能進(jìn)一步提升。 根據(jù)以上研究結(jié)果，本公司申請了發(fā)明專利并獲得授權(quán)，一種制備石墨烯增強銅基復(fù)合材料的制備方法，專利號ZL 201610705727.9，同時公司研究團(tuán)隊還成功將經(jīng)驗應(yīng)用于A355、A357、A360、A380等系列鋁合金的開發(fā)中，形成了以銅、鋁為主體的技術(shù)專利群，并不斷有新知識成果落地。 |
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