RGO-Cu復合材料的PAS燒結制備及其性能研究.pdf

1、石墨烯/銅復合材料由于具有基體銅的良好導電性、導熱性和易加工成型性和添加相石墨烯極高的導電性、導熱性和機械強度的特點，因而在機械、電子和能源等行業(yè)有著廣泛的應用前景。然而，目前石墨烯/銅復合材料的制備主要存在兩個難點，即石墨烯的分散問題和石墨烯與基體銅的潤濕性問題。針對以上難點，本文首先采用化學和氫氣還原方法制備Cu均勻負載于石墨烯(RGO)片層上的Cu@RGO復合粉體，然后采用等離子活化燒結技術制備RGO/Cu復合材料，并詳細研究了R

2、GO/Cu復合材料的制備工藝、結構和性能。
　　首先，制備出氧化石墨烯(GO)溶液和納米SnO2晶粒負載于RGO上的RGO/SnO2溶液，并對它們進行表征。表征結果表明，氧化石墨烯的片層較薄，能穩(wěn)定分散于水溶液中，RGO/SnO2溶液中的納米SnO2晶粒(2-3nm)均勻地負載于RGO片層上。利用RGO/SnO2溶液制備出Cu@RGO復合粉體，其中，還原劑Vc、NaBH4、Vc+NaBH4和CuCl2濃度對Cu@RGO復合粉體的形

3、貌影響明顯不同。結果表明，采用Vc+NaBH4作為組合還原劑，當Vc溶液濃度為0.15mol/L，NaBH4溶液濃度為0.01 mol/L和CuCl2溶液濃度為0.004mol/L時，可以制備出納米Cu顆粒均勻地負載于片層RGO上的復合粉體，其中Cu的粒徑約為5nm。在通 H2的條件下，Cu@RGO復合粉體中被氧化的Cu2O被還原Cu，獲得的Cu@RGO復合粉體中的Cu顆粒均勻地負載于RGO上，部分Cu顆粒有長大。
　　其次，利用

4、等離子活化燒結技術(PAS燒結技術)實現(xiàn)了Cu@RGO粉體與純銅粉的混合粉體的燒結致密化，制備出致密的RGO/Cu復合材料。燒結工藝參數(shù)(燒結溫度、燒結壓力和保溫時間)對RGO/Cu復合材料的致密度有明顯的影響，獲得了致密的RGO/Cu復合材料的最佳燒結工藝，為900℃-40MPa-10min，在此燒結條件下，RGO/Cu復合材料的致密度可達98.6％；隨著Cu@RGO粉體添加量的增大，RGO/Cu復合材料的致密度有所下降。其結構表征表

5、明，RGO在銅基體中分散均勻，并且與銅基體結合緊密。
　　最后，RGO/Cu復合材料的性能測試結果表明，隨著Cu@RGO粉體添加量的增加，RGO/Cu復合材料的電導率和熱導率略有下降，當添加5wt.％的Cu@RGO復合粉體時，電導率從純銅的57.5 MS/m下降到55.2MS/m，熱導率從400.39w.m-1.k-1下降到370.54w.m-1.k-1；但它的壓縮屈服強度得到提高，從257.52 MPa提高到288.81MPa。