本發(fā)明屬于碳材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，尤其涉及一種在鋁基材料粉末表面分散石墨烯類材料的方法。
背景技術(shù)：
：石墨烯(graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。它是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。作為一種由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，它是目前進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域中最薄的材料和最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比鋼材還要高200倍，還有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％；同時石墨烯具有巨大的理論比表面積，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可在高工作電壓和大電流快速充放電下保持很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時，石墨烯還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以降低內(nèi)阻，提高超級電容器的循環(huán)穩(wěn)定性；而且石墨烯如果能夠制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機(jī)。用石墨烯取代硅，計算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會快數(shù)百倍；另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。正是由于石墨烯具有上述諸多的優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，其在儲能材料，環(huán)境工程，靈敏傳感方面被廣泛應(yīng)用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應(yīng)用前景廣大，目前已成為全世界的關(guān)注焦點(diǎn)與研究熱點(diǎn)之一。然而在實際應(yīng)用中，石墨烯還存在著諸多的問題和制約因素，石墨烯極易團(tuán)聚就是制約石墨烯研究和應(yīng)用的一個主要障礙。由于石墨烯相互間存在較強(qiáng)的范德華作用力使其不能在溶劑中穩(wěn)定分散，分散后也容易再次團(tuán)聚在一起難以打開。據(jù)文獻(xiàn)報告，大量研究通過添加不同類型的分散劑或者改性的方式來提高石墨烯的分散效果，但同樣不能實現(xiàn)石墨烯的均勻分散，并且還會額外引入其他雜質(zhì)，對后續(xù)生產(chǎn)造成負(fù)面影響和處理成本的增加，而且石墨烯在與其他材料混合時，還容易發(fā)生卷曲褶皺，這會直接影響石墨烯復(fù)合材料在后續(xù)領(lǐng)域中的作用。如鋁基復(fù)合材料，其具有良好的力學(xué)性能和高溫性能，如各種型號和牌號的鋁基材料是金屬材料領(lǐng)域中，用量較大和最受關(guān)注的材料之一，增強(qiáng)體主要分為顆粒、纖維兩種，用石墨烯作為增強(qiáng)體添加到鋁基材料中是提高鋁基復(fù)合材料性能的一個重要突破。但是現(xiàn)有的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的工藝中均存在石墨烯容易團(tuán)聚、制備步驟復(fù)雜、產(chǎn)量低的問題，很難形成大規(guī)模的生產(chǎn)。因此，如何找到一種能夠在鋁基材料中均勻分散石墨烯的方法，解決石墨烯易團(tuán)聚的問題，已成為石墨烯生產(chǎn)廠商以及石墨烯的下游應(yīng)用領(lǐng)域亟待解決的重要問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，特別是一種在鋁基材料粉末表面分散石墨烯類材料的方法，本發(fā)明制備的石墨烯改性鋁基材料粉末能夠有效的在鋁基材料粉末表面分散石墨烯，解決其易團(tuán)聚的問題，為后期石墨烯改性鋁基材料粉末更為廣泛的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，包括以下步驟：a)將石墨烯溶液和鋁基材料粉末均勻混合后，得到混合物；b)將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋁基材料粉末。優(yōu)選的，所述石墨烯與所述鋁基材料粉末的質(zhì)量比為(0.01～1)：100；所述鋁基材料粉末包括鋁粉和/或鋁合金粉末。優(yōu)選的，所述鋁基材料粉末的尺寸為1～5000μm；所述鋁合金粉末包括1～7系鋁合金粉末中的一種或多種；所述石墨烯還包括氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一種或多種。優(yōu)選的，所述石墨烯溶液為經(jīng)過分散后的石墨烯溶液；所述石墨烯溶液的質(zhì)量濃度為0.01％～20％。優(yōu)選的，所述石墨烯溶液的溶劑包括水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇和醋酸乙酯中的一種或多種。優(yōu)選的，所述步驟a)具體為：將鋁基材料粉末緩慢加入到經(jīng)過分散后的石墨烯溶液中，同時均勻混合，得到混合物。優(yōu)選的，所述緩慢加入的速度為100～1000g/min；所述混合包括攪拌混合；所述攪拌混合的轉(zhuǎn)速為200～1000rpm。優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的旋轉(zhuǎn)速度為20～100rpm；所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度為40～90℃；優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力為小于0.1mpa；所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時間為0.5～5h。本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案任意一項所制備的石墨烯改性鋁基材料粉末制備的鋁基材料在軍工、航天、汽車和電子器械中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，包括以下步驟，首先將石墨烯溶液和鋁基材料粉末均勻混合后，得到混合物；然后將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋁基材料粉末。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對石墨烯極易團(tuán)聚的問題，而現(xiàn)有的制備方法不同程度的存在再次團(tuán)聚，分散不均，引入雜質(zhì)，影響性能以及提高處理成本的缺陷，特別是機(jī)械球磨法混料，容易造成石墨烯的團(tuán)聚的問題。本發(fā)明創(chuàng)造性的采用旋蒸的處理方式，將石墨烯均勻的分散包裹在鋁基材料粉末表面，可得到能夠均勻涂覆石墨烯的鋁基材料粉末，即均勻分散石墨烯類材料的改性鋁基材料粉末。不僅從根本上解決石墨烯類材料在溶液中混合不均勻的弊病，能夠保證石墨烯類材料的均勻分散，而且將石墨烯涂覆于鋁基材料粉末表面，可以保證石墨烯的平鋪狀態(tài)減少褶皺，更好地發(fā)揮其性能，從而將處理后的鋁基材料粉末添加到實際應(yīng)用中，能夠很好地解決石墨烯分散問題，保證其優(yōu)良性能的完美發(fā)揮。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯在鋁基材料粉末表面的均勻分布，然后將處理后的鋁合金粉顆粒按照常規(guī)粉末冶金方式制備新型鋁合金板材，能夠很好地解決石墨烯分散問題，大大提升改性材料的機(jī)械性能。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1制備的改性鋁合金切片的fesem微觀形貌圖。具體實施方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。本發(fā)明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純或石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域使用的常規(guī)純度。本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：a)將石墨烯溶液和鋁基材料粉末均勻混合后，得到混合物；b)將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋁基材料粉末。本發(fā)明對所述鋁基材料粉末的尺寸沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋁基材料粉末的尺寸即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋁基材料粉末的尺寸(粒徑、片徑或大小)優(yōu)選為1～5000μm，更優(yōu)選為10～3000μm，更優(yōu)選為50～1000μm，最優(yōu)選為100～500μm。本發(fā)明對所述鋁基材料粉末的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋁基材料粉末即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋁基材料粉末優(yōu)選包括鋁粉和/或鋁合金粉末顆粒。本發(fā)明對所述鋁合金粉末的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋁合金粉末即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋁合金粉末優(yōu)選包括1～7系鋁合金粉末中的一種或多種，更優(yōu)選為1系、2系、3系、4系、5系、6系或7系鋁合金粉末。本發(fā)明對所述石墨烯的定義沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的石墨烯的概念即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯優(yōu)選為廣義的石墨烯，即石墨烯類材料，優(yōu)選包括狹義石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一種或多種，更優(yōu)選為單層石墨烯、多層石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯或改性石墨烯，最優(yōu)選為單層石墨烯、多層石墨烯、氧化石墨烯或改性石墨烯。具體的，本發(fā)明所述石墨烯可以包括多種市面上市售類型的石墨烯類材料，具體優(yōu)選為歐鉑公司生產(chǎn)的高品質(zhì)石墨烯(專利號：cn106082198a)、氧化石墨烯(專利號：cn106115669a)和氧化石墨烯(cn106430175a)中的一種或多種。本發(fā)明對所述石墨烯溶液的濃度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的石墨烯溶液的濃度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為0.01％～20％，更優(yōu)選為0.05％～5％，最優(yōu)選為0.1％～1％。本發(fā)明對所述石墨烯溶液的溶劑沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于石墨烯溶液的常規(guī)溶劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯溶液的溶劑優(yōu)選為水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇和醋酸乙酯中的一種或多種，更優(yōu)選為水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇或醋酸乙酯，更優(yōu)選為水，無水乙醇、丙酮或二甲苯。本發(fā)明為提高后續(xù)石墨烯的分散效果，所述石墨烯溶液優(yōu)選為經(jīng)過分散后的石墨烯溶液。本發(fā)明對所述石墨烯溶液的制備方法沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散優(yōu)選為超聲攪拌處理。本發(fā)明對所述石墨烯溶液和鋁基材料粉末的用量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)比例即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯與所述鋁基材料粉末的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.01～1)：100，更優(yōu)選為(0.05～0.8)：100，更優(yōu)選為(0.08～0.7)：100，最優(yōu)選為(0.1～0.5)：100，具體可以為(0.2～0.4)：100。本發(fā)明對所述混合的具體過程沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合過程即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，以均勻混合為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述混合的具體步驟，即步驟a)具體優(yōu)選為：將鋁基材料粉末緩慢加入到經(jīng)過分散后的石墨烯溶液中，同時均勻混合，得到混合物。本發(fā)明對所述緩慢加入的具體參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的緩慢加入的加入速度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述緩慢加入的速度優(yōu)選為100～1000g/min，更優(yōu)選為200～900g/min，更優(yōu)選為400～700g/min，更優(yōu)選為500～600g/min，最優(yōu)選為300～500g/min。本發(fā)明對所述混合的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合優(yōu)選包括攪拌混合。本發(fā)明對所述攪拌混合的具體參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合的參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述攪拌混合的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為200～1000rpm，更優(yōu)選為300～900rpm，更優(yōu)選為400～800rpm，更優(yōu)選為500～700rpm，最優(yōu)選為350～500rpm。本發(fā)明然后將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋁基材料粉末。本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的轉(zhuǎn)速沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的轉(zhuǎn)速即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為20～100rpm，更優(yōu)選為30～90rpm，更優(yōu)選為40～80rpm，最優(yōu)選為40～60rpm，也可以為50～70rpm。本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度優(yōu)選為40～90℃，更優(yōu)選為50～80℃，更優(yōu)選為60～70℃，最優(yōu)選為60～75℃。本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時間優(yōu)選為0.5～5h，更優(yōu)選為1～4.5h，更優(yōu)選為1.5～4h，最優(yōu)選為2～3.5h，具體可以為，以復(fù)合由石墨烯的鋁基材料粉末最終呈現(xiàn)松散的粉末狀即可。本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力優(yōu)選為小于0.1mpa，更優(yōu)選為在微負(fù)壓或真空條件下，最優(yōu)選在真空條件下；具體壓力優(yōu)選小于等于0.08mpa，更優(yōu)選小于等于0.07mpa，更優(yōu)選小于等于0.06mpa，最優(yōu)選小于等于0.05mpa，具體可以為0.01～0.05mpa。本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的設(shè)備沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的設(shè)備優(yōu)選為旋蒸蒸發(fā)器。本發(fā)明為提高改性鋁基材料粉末的實用性和性能，優(yōu)化和完整工藝路線，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后優(yōu)選還包括干燥步驟。本發(fā)明對所述干燥的具體方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干燥方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述干燥優(yōu)選為真空干燥。本發(fā)明對所述真空干燥的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的溫度優(yōu)選為30～90℃，更優(yōu)選為40～80℃，最優(yōu)選為50～80℃，最優(yōu)選為60～75℃。本發(fā)明對所述真空干燥的時間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的時間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的時間優(yōu)選為0.5～8h，更優(yōu)選為1～7h，更優(yōu)選為2～6.5h，最優(yōu)選為3～5h。本發(fā)明對所述真空干燥的壓力沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的壓力即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋁基材料粉末緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的壓力優(yōu)選小于等于80kpa，更優(yōu)選小于等于60kpa，或10～60kpa，更優(yōu)選小于等于40kpa，或20～40kpa。本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)技術(shù)，通過控制真空度、旋轉(zhuǎn)速度、旋蒸溫度(水浴溫度)等使石墨烯均勻涂覆在鋁基材料粉末表面，至物料呈干燥狀態(tài)為止，從而將石墨烯、宏觀或微米級的鋁基材料粉末緊密結(jié)合在一起，能夠有效的解決石墨烯分散不均勻問題，更好地發(fā)揮其優(yōu)良性能，而且還能得到均勻涂覆石墨烯材料的鋁基材料粉末材料，首創(chuàng)性地使石墨烯對鋁基材料粉末的均勻分散涂覆成為現(xiàn)實。而且本發(fā)明特別的在無需保護(hù)氣體存在的條件下，進(jìn)行上述操作，從而簡化的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備以及減少了生產(chǎn)消耗。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單、條件溫和、安全環(huán)保，更加適合工藝化大生產(chǎn)。本發(fā)明上述步驟得到了表面均勻分散石墨烯的改性鋁基材料粉末，本發(fā)明對所述分散的石墨烯的厚度沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，以實現(xiàn)石墨烯材料均勻分散為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述分散的石墨烯層厚度控制在0.01～10μm，優(yōu)選厚度可根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)控，更具體優(yōu)選為0.01～10μm，更優(yōu)選為0.061～10μm，更優(yōu)選為0.1～5μm，更優(yōu)選為0.5～3μm，更優(yōu)選為1～2μm。本發(fā)明創(chuàng)造性的采用旋蒸的處理方式，將石墨烯均勻的分散包裹在鋁基材料粉末表面，可得到能夠均勻涂覆的石墨烯鋁基材料粉末，即均勻分散的石墨烯。不僅從根本上解決石墨烯在溶液中混合不均勻的弊病，能夠保證石墨烯的均勻分散，而且將石墨烯涂覆于顆粒表面，可以保證石墨烯的平鋪狀態(tài)減少褶皺，更好地發(fā)揮其性能，從而將處理后的顆粒添加到實際應(yīng)用中，能夠很好地解決石墨烯分散問題，保證其優(yōu)良性能的完美發(fā)揮。本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案任意一項所制備的石墨烯改性鋁基材料粉末制備的鋁基材料在軍工、航天、汽車和電子器械中的應(yīng)用。本發(fā)明上述步驟提供了一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法，本發(fā)明使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方法，通過控制旋蒸過程的真空度、旋轉(zhuǎn)速度、旋蒸溫度(水浴溫度)等使石墨烯均勻涂覆在鋁基材料粉末表面，至物料呈干燥狀態(tài)為止，從而將石墨烯、宏觀或微米級的鋁基材料粉末緊密結(jié)合在一起，得到了均勻分散的石墨烯，并將石墨烯與宏觀或微米級的鋁基材料粉末緊密結(jié)合在一起；有效的解決石墨烯在溶液中混合不均勻的弊病，以及石墨烯在含宏觀或微觀鋁基材料粉末物料中分散不均勻的問題，還不會將分散劑等其他雜亂物質(zhì)引入，更好地發(fā)揮石墨烯材料的優(yōu)良性能，而且還能得到均勻涂覆石墨烯材料的鋁基材料粉末物料，首創(chuàng)性地使石墨烯對鋁基材料粉末的涂覆成為現(xiàn)實，并為后期石墨烯更為廣泛的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯在鋁基材料粉末表面的均勻分布，然后將處理后的鋁合金粉顆粒按照常規(guī)粉末冶金方式制備新型鋁合金板材，能夠很好地解決石墨烯分散問題，大大提升改性材料的機(jī)械性能。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種石墨烯改性鋁基材料粉末的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍也不限于下述的實施例。實施例11)取一定量含量為0.5％氧化石墨烯(cn106115669a)水溶液，超聲攪拌3h；2)按照0.5％比例將300g六系鋁合金粉顆粒在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度80℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋁合金顆粒，即石墨烯覆膜顆粒。對本發(fā)明實施例1制備的產(chǎn)品通過包埋、切片技術(shù)，再通過場發(fā)射掃描電鏡進(jìn)行表征和分析。參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例1制備的改性鋁合金切片的fesem微觀形貌圖。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，鋁合金切片表面存在一層明顯的薄膜，厚度約30nm，說明石墨烯能夠在顆粒表面實現(xiàn)涂覆。實施例21)取一定量含量為0.3％氨基化改性石墨烯乙醇溶液，超聲攪拌3h；2)按照0.1％比例將2000g七系鋁合金粉顆粒在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度80℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋁合金顆粒，即石墨烯覆膜顆粒。5)取1000g步驟4)粉體放置模具中，然后利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備出塊體復(fù)合材料，具體燒結(jié)工藝為：燒結(jié)溫度550℃，初始壓力為1mpa，燒結(jié)壓力200mpa，升溫速度50℃/min，真空度為5pa，達(dá)到燒結(jié)溫度后保溫保壓時間5min，得到塊體材料；6)保溫結(jié)束后卸去壓力，模具的溫度降至100℃后取出，繼續(xù)冷卻至室溫，隨后將塊體材料從模具中取出，得到含有石墨烯的鋁合金產(chǎn)品。對本發(fā)明實施例2制備的石墨烯基鋁合金進(jìn)行性能測試。利用阿基米德排水法測得石墨烯鋁合金的相對致密度為97.8％，對石墨烯鋁合金進(jìn)行了顯微硬度測試、室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗、室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實驗，顯微硬度為4.23gpa，抗壓強(qiáng)度為691mpa，抗拉強(qiáng)度為463mpa。實施例31)取一定量含量為0.5％氨基化改性石墨烯乙醇溶液，超聲攪拌3h；2)按照0.5％比例將2000g七系鋁合金粉顆粒在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度60℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋁合金顆粒，即石墨烯覆膜顆粒。5)取1000g步驟4)粉體放置模具中，然后利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備出塊體復(fù)合材料，具體燒結(jié)工藝為：燒結(jié)溫度550℃，初始壓力為1mpa，燒結(jié)壓力200mpa，升溫速度50℃/min，真空度為5pa，達(dá)到燒結(jié)溫度后保溫保壓時間5min，得到塊體材料；6)保溫結(jié)束后卸去壓力，模具的溫度降至100℃后取出，繼續(xù)冷卻至室溫，隨后將塊體材料從模具中取出，得到含有石墨烯的鋁合金產(chǎn)品。對本發(fā)明實施例3制備的石墨烯基鋁合金進(jìn)行性能測試。利用阿基米德排水法測得石墨烯鋁合金的相對致密度為99.2％，對石墨烯鋁合金進(jìn)行了顯微硬度測試、室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗、室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實驗，顯微硬度為4.98gpa，抗壓強(qiáng)度為725mpa，抗拉強(qiáng)度為504mpa。實施例41)取一定量含量為0.5％氨基化改性石墨烯乙醇溶液，超聲攪拌3h；2)按照2％比例將2000g七系鋁合金粉顆粒在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度60℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋁合金顆粒，即石墨烯覆膜顆粒。5)取1000g步驟4)粉體放置模具中，然后利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備出塊體復(fù)合材料，具體燒結(jié)工藝為：燒結(jié)溫度550℃，初始壓力為1mpa，燒結(jié)壓力200mpa，升溫速度50℃/min，真空度為5pa，達(dá)到燒結(jié)溫度后保溫保壓時間5min，得到塊體材料；6)保溫結(jié)束后卸去壓力，模具的溫度降至100℃后取出，繼續(xù)冷卻至室溫，隨后將塊體材料從模具中取出，得到含有石墨烯的鋁合金產(chǎn)品。對本發(fā)明實施例4制備的石墨烯基鋁合金進(jìn)行性能測試。利用阿基米德排水法測得石墨烯鋁合金的相對致密度為95.2％，對石墨烯鋁合金進(jìn)行了顯微硬度測試、室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗、室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實驗，顯微硬度為4.33gpa，抗壓強(qiáng)度為658mpa，抗拉強(qiáng)度為438mpa。對比例11)取1000g七系鋁合金粉末放置模具中，然后利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備出塊體復(fù)合材料，具體燒結(jié)工藝為：燒結(jié)溫度550℃，初始壓力為1mpa，燒結(jié)壓力200mpa，升溫速度50℃/min，真空度為5pa，達(dá)到燒結(jié)溫度后保溫保壓時間5min，得到塊體材料；2)保溫結(jié)束后卸去壓力，模具的溫度降至100℃后取出，繼續(xù)冷卻至室溫，隨后將塊體材料從模具中取出，得到普通鋁合金產(chǎn)品。對本發(fā)明對比例1制備的鋁合金進(jìn)行性能測試。利用阿基米德排水法測得鋁合金的相對致密度為92.1％，對鋁合金進(jìn)行了顯微硬度測試、室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗、室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實驗，顯微硬度為3.58gpa，抗壓強(qiáng)度為602mpa，抗拉強(qiáng)度為398mpa。參見表1，表1為本發(fā)明實施例2～4制備的不同石墨烯添加量的鋁合金產(chǎn)品和相同型號的鋁合金產(chǎn)品的性能對比數(shù)據(jù)。表1編號類別致密度顯微硬度抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度對比例1空白組92.1％3.58gpa602mpa398mpa實施例2石墨烯0.1％97.8％4.23gpa691mpa463mpa實施例3石墨烯0.5％99.2％4.98gpa725mpa504mpa實施例4石墨烯2％95.2％4.33gpa658mpa438mpa由上述實施例2～4以及對比例1對比分析，可以知道石墨烯的合理添加能夠有效提升鋁合金的各項物理性能，同時當(dāng)添加量約為0.5％左右時，性能提升最高。以上對本發(fā)明提供的一種在鋁基材料粉末表面分散石墨烯類材料的方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護(hù)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實施例。如果這些其他實施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無實質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12