CN105081310A - 一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，涉及一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法。本发明的目的是要解决现有制备石墨烯增强铝基复合材料的方法存在的石墨烯分散性差，容易团聚的技术问题。本发明：一、制备氧化石墨烯；二、铝粉的表面改性；三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末；四、石墨烯增强铝基复合材料的制备。本发明用静电自组装的方法有效的将石墨烯均匀的分散在铝基体中使得石墨烯分散更均匀，避免了球磨处理时对石墨烯尺寸的破坏以及对铝基体产生的加工硬化现象，防止了石墨烯团聚现象的发生，并且显著的提高了复合材料的力学性能，相比于纯铝材料的抗拉强度提高了10％～20％，硬度提高了10％～30％。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法。
背景技术
铝基复合材料具有密度小，耐蚀性强，导电导热性能优异，加工性能好等优点，从而成为当前金属基复合材料研究的主流。随着汽车和航空航天领域的发展，尤其是在太空空间，电离辐射等恶劣环境中对金属基复合材料的比强度，比模量，耐蚀性，导电导热等性能要求更高，传统的陶瓷纤维和颗粒增强体已经不能满足对材料的要求。
碳质材料(碳纤维，石墨和碳纳米管等)具有高的导电导热系数，良好的力学性能，是非常理想的铝基复合材料增强体。其中，碳纳米管是一种一维材料，主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，直径一般为2～20nm。碳纳米管具有优异的力学性能，强度是钢强度的10～100倍，杨氏模量达到1TPa，除此之外，碳纳米管还具有优良的导电导热性能。由于优异的力学和物理性能，碳纳米管被认为是最具前景的铝基复合材料增强体之一。但是近些年研究发现，把碳纳米管作为增强体加入到铝基体中对铝基复合材料的增强效果并不明显。这主要是因为碳纳米管之间具有很强的范德华力，容易发生团聚，碳纳米管在铝基体中很难实现均匀分散。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格，只有一个碳原子厚度的二维材料。在最近几年因为其高的杨氏模量(1TPa)，高的断裂强度(125GPa)，超高导热系数(5000W·m-1·K-1)和电子迁移率(200000cm2·v-1·s-1)引起了极大关注。相比于碳纳米管，石墨烯的二维结构使石墨烯相对更容易控制和分散在铝基体中，因此充分发挥石墨烯的增强效果，制备出高性能的石墨烯增强铝基复合材料已经引起越来越多研究者的关注。
然而关于石墨烯增强铝基复合材料的研究刚刚起步，到目前为止石墨烯增强铝基复合材料的研究并没有取得突破性进展，这主要是因为石墨烯具有非常大的比表面积，表面能高，也具有强的团聚倾向。因此，在制备石墨烯增强铝基复合材料的过程中，关键的步骤就是寻求新的工艺将石墨烯均匀地分散在铝基体中。目前球磨法为石墨烯分散的最主要方法，虽然球磨法可以实现大规模的生产，但是球磨法往往会对石墨烯的尺寸造成破坏以及对铝基体造成加工硬化，削弱石墨烯的强化效果。
发明内容
本发明的目的是要解决现有制备石墨烯增强铝基复合材料中存在的石墨烯分散性差，容易团聚的技术问题，而提供一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法。
本发明的一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为30℃～40℃的条件下保温1h，然后在温度为30℃～40℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为85℃～95℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将铝粉加入到质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散20min～60min，然后磁力搅拌1h～2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:(1mL～2mL)；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.1g～0.5g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
本发明用静电自组装的方法有效的将石墨烯均匀的分散在铝基体中使得石墨烯分散更均匀，同时避免了球磨处理时对石墨烯尺寸的破坏以及对铝基体产生的加工硬化现象，防止了石墨烯团聚现象的发生，并且显著的提高了材料的力学性能，相比于纯铝材料的抗拉强度提高了10％～20％，硬度提高了10％～30％。
CTAB是十六烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵是一种季铵盐型阳离子表面活性剂，含有疏水的长碳链和带正电的极性端，在本发明中当将铝粉加入到十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，活性剂十六烷基三甲基溴化铵会吸附在铝粉表面使其表面带有正电荷。
附图说明
图1为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯的SEM图；
图2为氧化石墨烯和石墨的XRD图，曲线1为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯，曲线2为试验一步骤一中的石墨粉；
图3为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯的的FT-IR图；
图4为试验四步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末的SEM图；
图5为石墨烯增强铝基复合材料和纯铝的XRD图，曲线1为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料，曲线2为试验一制备的纯铝；
图6为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料的TEM图，1为石墨烯，区域A为铝；
图7为不同质量分数的石墨烯增强铝基复合材料的抗拉强度和延伸率图，曲线1是延伸率，曲线2是抗拉强度；
图8为不同质量分数的石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度图；
图9为试验一制备的纯铝材料拉伸后断口的SEM图；
图10为试验二制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图；
图11为试验三制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图；
图12为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为30℃～40℃的条件下保温1h，然后在温度为30℃～40℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为85℃～95℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将铝粉加入到质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散20min～60min，然后磁力搅拌1h～2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:(1mL～2mL)；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.1g～0.5g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一所述的浓硫酸的质量浓度为98％。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：步骤二中所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:1mL。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：步骤三中称取步骤一得到的氧化石墨烯0.3g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：步骤四中将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料。其他与具体实施方式一至四相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验为对比试验，制备纯铝，具体方法为：
将铝粉加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却至室温，得到纯铝；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
试验二：一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为35℃的条件下保温1h，然后在温度为35℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为90℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将100g铝粉加入到100mL质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散40min，然后磁力搅拌2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.1g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
步骤一所述的浓硫酸的质量浓度为98％。
试验三：一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为35℃的条件下保温1h，然后在温度为35℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为90℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将100g铝粉加入到100mL质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散40min，然后磁力搅拌2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.3g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
步骤一所述的浓硫酸的质量浓度为98％。
试验四：一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为35℃的条件下保温1h，然后在温度为35℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为90℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将100g铝粉加入到100mL质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散40min，然后磁力搅拌2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.5g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
步骤一所述的浓硫酸的质量浓度为98％。
图1为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯的SEM图，从图中可以看出本试验使用Hummers法制备出的氧化石墨烯尺寸大且透明，表明该法可以得到层数较少且大尺寸的氧化石墨烯。
图2为氧化石墨烯和石墨的XRD图，曲线1为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯，曲线2为试验一步骤一中的石墨粉，可以看出石墨粉经过Hummers法处理后，因为基团的嵌入使得片层间距打开，同时因为基团的存在使得制备的氧化石墨烯结晶度下降，缺陷增多。
图3为试验一步骤一中制备的氧化石墨烯的的FT-IR图谱，从图中可以看出氧化石墨烯在波数为3410cm-1附近有一个明显的吸收峰，应归属于氧化石墨烯结构中羟基的OH伸缩振动；图中波数为2920cm-1和2850cm-1处峰分别归属于CH2的反对称、对称伸缩振动峰；1737cm-1位置的吸收峰应归属于羰基或羧基(C＝O)的伸缩振动峰；波数为1638cm-1附近的吸收峰归属于C＝C的伸缩振动；波数为1397cm-1附近的峰归属于结构中羟基的OH变形振动；波数为1060cm-1附近的峰归属于环氧基团(C-O-C)的伸缩振动。正因为上述极性基团的存在，试验一步骤一中制备的氧化石墨烯在水溶液中经超声处理后，氧化石墨烯带有很强的负电荷。
图4为试验四步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末的SEM图，从图中可以看出氧化石墨烯主要包覆在铝粉颗粒表面，并没有明显的团聚现象发生。
图5为石墨烯增强铝基复合材料和纯铝的XRD图谱，曲线1为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料，曲线2为试验一制备的纯铝，从图中可以看出试验四步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末经过烧结后并未出现明显的碳化物相，说明试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料并没有发生明显的界面反应。
图6为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料的TEM图谱，1为石墨烯，区域A为铝，从图中可以看出石墨烯主要分布在铝粉颗粒的界面结合处，且分散均匀并没有明显的团聚现象发生。
图7为不同质量分数的石墨烯增强铝基复合材料的抗拉强度和延伸率图，石墨烯的质量分数为0是试验一制备的纯铝，石墨烯的质量分数为0.1％是试验二制备的石墨烯增强铝基复合材料，石墨烯的质量分数为0.3％是试验三制备的石墨烯增强铝基复合材料，石墨烯的质量分数为0.5％是试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料，曲线1是延伸率，曲线2是抗拉强度，从图中可以看出当石墨烯的质量分数为0.3wt％时，石墨烯增强铝基复合材料的抗拉强度达到最大，延伸率随着石墨烯质量分数的增加而逐渐降低。
图8为不同质量分数的石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度图，石墨烯的质量分数为0是试验一制备的纯铝，石墨烯的质量分数为0.1％是试验二制备的石墨烯增强铝基复合材料，石墨烯的质量分数为0.3％是试验三制备的石墨烯增强铝基复合材料，石墨烯的质量分数为0.5％是试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料，从图中可以看出，随着石墨烯含量的增加，石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度呈现先增加后减少的趋势。采用相同热压烧结工艺制备的纯铝硬度为27HV，而试验三制备的0.3wt％的石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度为35HV，相比于纯铝提高了30％；当石墨烯的添加量达到0.5wt％(试验四制备的)时，石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度开始下降，这可能主要是因为石墨烯含量过高，造成铝粉颗粒之间结合性下降，复合材料中孔隙增多使得复合材料的硬度值出现下降。
图9为试验一制备的纯铝材料拉伸后断口的SEM图，从图中可以清楚的看出纯铝的断口呈明显的韧窝状，属于典型的韧性断裂，这主要是因为试样在拉力作用下，铝基体发生塑性变形，在铝颗粒的边界处发生严重的应力集中，进而在颗粒边界处产生微孔，这些微孔不断的连接和聚合，最后材料沿着颗粒的边界处断开，造成颗粒与颗粒的脱粘，并在颗粒周围留下撕裂的塑形变形韧窝形貌。
图10为试验二制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图。图11为试验三制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图。图12为试验四制备的石墨烯增强铝基复合材料拉伸后断口的SEM图。从图中可以看出，随着石墨烯质量分数的增加石墨烯增强铝基复合材料的断口表面变得更加粗糙，复合材料有韧性断裂逐渐转向脆性断裂趋势。当石墨烯质量分数为0.5wt％时，断裂主要出现在基体颗粒的界面处。这是因为石墨烯主要存在于界面处，石墨烯质量分数的增加割裂了热压烧结过程中基体颗粒的结合，当石墨烯含量适中时，抗拉强度达到最大，复合材料的延伸率随石墨烯量增加的逐渐下降。
Claims (5)
1.一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于制备石墨烯增强铝基复合材料的方法是按以下步骤进行的：
一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为30℃～40℃的条件下保温1h，然后在温度为30℃～40℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为85℃～95℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；
二、铝粉的表面改性：将铝粉加入到质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散20min～60min，然后磁力搅拌1h～2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:(1mL～2mL)；
三、制备氧化石墨烯-铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.1g～0.5g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯-铝复合粉末；
四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。
2.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于步骤一所述的浓硫酸的质量浓度为98％。
3.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于步骤二中所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:1mL。
4.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于步骤三中称取步骤一得到的氧化石墨烯0.3g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体。
5.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于步骤四中将步骤三制备的氧化石墨烯-铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料。
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