石墨烯/铜复合材料的改进分子级混合方法制备、表征及其性能研究

摘要

随着社会的发展,对材料的高强、高导性能的要求不断提高,虽然纯铜具有良好的导电性和成型性,但强度较低,限制了其应用领域,而复合材料化是获得高强高导铜材料最可行手段之一。石墨烯是目前已知强度最高和电阻率最低的材料,这使得它成为非常理想的增强体。因此利用石墨烯的高强度、高导性等优点和铜结合制备成石墨烯/铜复合材料有望成为新一代高强高导铜材料。本文以本组前期工作为基础,利用改进的分子级混合方法(ModifiedMolecular-LevelMixingMethod,MMLM)制备复合粉体,利用粉末冶金技术制备石墨烯/铜复合材料,在系统表征和多参数优化的基础上获得了具有良好的强度和导电性能的复合材料。
　　文中选用氧化石墨烯片(GrapheneOxide)和氧化石墨粉末(GraphiteOxide)作为增强体原料。本文在提高还原温度和增强高温析氢过程等方面对MMLM法进行再次改进,形成IMMLM法,采用真空热压烧结(HP)和电火花烧结(SPS)两种粉末冶金制备工艺制备复合材料。利用zeta电位和粒径测量、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RAMAN)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能测试机、电阻测试仪和恒电位仪等分析测试手段对增强体原料、复合粉体和复合材料进行表征分析和性能测试。
　　本文获得以下研究结果:
　　首先,氧化石墨烯片比氧化石墨粉末溶液稳定性好,因此其制备的石墨烯/铜复合材料获得了相对优异的综合性能。
　　其次,提高还原温度和增加了高温析氢过程,有效提高了材料的导电性和耐腐蚀能力。并且两种粉末冶金制备工艺中,通过SPS法获得的复合材料,其致密度较高,拥有较优异的导电、力学和耐腐蚀性能。
　　最终,采用IMMLM&SPS法制备的复合材料获得了良好的综合性能,其中IMMLM&SPS/550(GNO)样品相对于本组前期工作中制备的综合性能最优异的MMLM&SPS/2.4样品,其导电性能大幅提升了75％。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 石墨烯及其复合材料

1.3 高强高导铜材料

1.4 本文主要研究内容

第2章 实验材料与分析方法

2.1 实验材料

2.2 复合材料分析测试方法

第3章 氧化石墨烯溶液的制备与表征

3.1 引言

3.2 氧化石墨烯溶液的制备

3.3表征分析

3.4 本章小结

第4章 石墨烯/铜复合粉体的制备与分析

4.1 引言

4.2 MMLM法制备石墨烯/铜复合粉体

4.3 IMMLM法制备石墨烯/铜复合粉体

4.4 本章小

第5章 石墨烯/铜复合材料的表征与性能分析

5.1 引言

5.2 石墨烯/铜复合材料的制备工艺

5.3 石墨烯/铜复合材料的表征分析

5.4 石墨烯/铜复合材料的性能研究

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢