CN114507791A - 一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 - Google Patents
一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114507791A CN114507791A CN202210095786.4A CN202210095786A CN114507791A CN 114507791 A CN114507791 A CN 114507791A CN 202210095786 A CN202210095786 A CN 202210095786A CN 114507791 A CN114507791 A CN 114507791A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- conductive material
- die
- metal
- integrated growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2204/00—Structure or properties of graphene
- C01B2204/02—Single layer graphene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2204/00—Structure or properties of graphene
- C01B2204/04—Specific amount of layers or specific thickness
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及石墨烯金属材料制备技术领域,公开了一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备,该方法包括石墨烯生长步骤和模压成型步骤,所述石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行。该设备包括一体化生长模压腔室和与一体化生长模压腔室连通的管路***,一体化生长模压腔室内设有加热***、夹具和模具,模具包括可竖向移动的公模和母模,夹具位于公模和母模之间。本发明中的石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行,避免生长有石墨烯的金属箔/板在模压成型前接触空气,从而避免空气中的水分、杂质、氧气对生长有石墨烯的金属箔/板造成影响,进而提高石墨烯金属导电材料的导电率,从而提高石墨烯金属导电材料的品质。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯金属材料制备技术领域,具体涉及一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备。
背景技术
常规条件下,纯银的导电性能最佳,但成本昂贵,难以大规模应用,而石墨烯材料的电子迁移率可达2*105cm2/V*s,具有优异的电学性能,但成本却要低于纯银。因此,石墨烯基复合材料的出现,使得人们有极大可能获得成本与性能兼顾的材料。这促使人们对石墨烯基复合材料及其制备不断进行更加深入地研究。
目前,研究人员将生长有石墨烯的金属粉末,通过热压成型工艺制备石墨烯金属导电材料,可在一定程度上提高导电性能。但由于石墨烯在复合材料的内部处于离散分布的状态,无法形成连续,导致制备的石墨烯金属导电材料的导电性能提升有限。且该种制备方法需多步实施,先将金属粉末和碳源在一设备内进行石墨烯的生长,降温后将生长有石墨烯的金属粉末取出,再转移至另一设备内进行热压成型,再降温后取出,得到石墨烯金属导电材料。上述石墨烯金属导电材料的制备过程中,需多次升温降温,耗费能源,成本较高,生产步骤较多,并且得到的石墨烯金属导电材料的性能难以达到预期。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备,用于解决现有技术中石墨烯金属导电材料的制备存在耗费能源、生产步骤较多的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种石墨烯金属导电材料的生产方法,包括石墨烯生长步骤和模压成型步骤,所述石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行。
可选地,在石墨烯生长步骤中,腔室内的温度为500~1200℃。
可选地,在石墨烯生长步骤中,预先对腔室进行抽真空处理,使得腔室内的气压P满足如下条件:0<P≤100KPa。
可选地,在石墨烯生长步骤中,用于生长石墨烯的金属材料选自铜、银、金、钯、镍、钨、铝、铁和合金中的一种。
可选地,在石墨烯生长步骤中,用于生长石墨烯的金属材料为金属箔/板。
可选地,在石墨烯生长步骤中,腔室内的温度为800~1200℃。
可选地,在石墨烯生长步骤中,预先对腔室进行抽真空处理,使得腔室内的气压P满足如下条件:0<P≤10a。
可选地,所述金属材料的厚度为3μm~100mm。
可选地,金属材料上生长的石墨烯为1~5层。
可选地,在模压成型步骤中,模具压合温度为500~1200℃。
可选地,在模压成型步骤中,模具压合压力大于0且小于等于100MPa。
本发明还提供一种上述生产方法制得的石墨烯金属导电材料。
本发明还提供上述石墨烯金属导电材料的生产方法所使用的生产设备,包括一体化生长模压腔室和管路***,管路***与一体化生长模压腔室连通,所述一体化生长模压腔室内设有加热***、模具和用于固定金属箔/板的夹具,所述模具包括公模和母模,所述夹具位于公模和母模之间;所述一体化生长模压腔室的外壁设有冷却封套。
可选地,所述夹具为可伸缩夹具,可伸缩夹具在模压成型步骤中发生压缩。
可选地,所述可伸缩夹具包括四个以上的悬挂部,每个悬挂部包括若干第一杆和若干第二杆,第一杆的中心部位与第二杆的中心部位铰接,第一杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第二杆的端部铰接,第二杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第一杆的端部铰接。
可选地,所述夹具可拆卸连接于一体化生长模压腔内。
可选地,所述一体化生长模压腔室外设有用于驱动公模的顶部模压顶升机构;或,所述一体化生长模压腔室外设有用于驱动公模的顶部模压顶升机构和用于驱动母模的底部模压顶升机构。
如上所述,本发明的一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备,具有以下有益效果:
1)本发明中,在一体化生长模压腔室内进行石墨烯生长步骤和模压成型步骤,于是,金属材料上生长石墨烯后,即可模压成型得到石墨烯金属导电材料,避免生长有石墨烯的金属材料在设备间的转移,减少操作步骤,同时减少升温降温次数,节约能源,并且极大的降低了复合材料遭受氧化和污染的可能性,提高了石墨烯金属导电材料的导电性能。
2)本发明中,以金属箔/板作为石墨烯的生长基材,获得的石墨烯连续稳定,质量优异,相较于以金属粉末为生长基材获得的石墨烯金属导电材料而言,本发明能够有效提高石墨烯金属导电材料的导电性能。
3)本发明中的一种石墨烯金属导电材料的生产设备,可实现石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行,并且,本发明中,一体化生长模压腔室内的夹具为可伸缩夹具,可伸缩夹具在模压成型步骤中发生压缩,在可伸缩夹具发生压缩的过程中,相邻的两张金属箔/板之间的距离逐渐减小,但此时金属箔/板不会受到压合力,相较于不可伸缩的普通夹具而言,本发明大幅度减少了金属箔/板在模压成型步骤中受到模具的压合力时,因固定在普通夹具上而被拉伸变形的量,从而大幅度降低了金属箔/板之间因拉伸变形而发生的摩擦程度,最终大幅度降低了生长在金属箔/板表面的石墨烯结构受到的破坏程度,从而进一步提高了石墨烯金属导电材料的导电性能。
附图说明
图1为本发明实施例1中石墨烯金属导电材料的生产设备的正视图;
图2为本发明实施例1中石墨烯金属导电材料的生产设备的半剖视图;
图3为本发明实施例1中金属铜箔挂在悬挂部上后的结构示意图;
图4为本发明实施例1中悬挂部压缩后的结构示意图;
图5为本发明实施例2中石墨烯金属导电材料的生产设备的半剖视图;
图6为本发明实施例1中石墨烯金属导电材料的生产方法的生产流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所阐述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供一种石墨烯金属导电材料的生产方法,包括石墨烯生长步骤和模压成型步骤,石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行。
在石墨烯生长步骤中,预先对腔室进行抽真空处理,使得腔室内的气压P满足以下条件:0<P≤100KPa;腔室内的温度为500~1200℃。
在石墨烯生长步骤中,用于生长石墨烯的金属材料选自铜、银、金、钯、镍、钨、铝、铁和合金中的一种,且用于生长石墨烯的金属材料为金属箔/板,金属材料的厚度为3μm~100mm,金属材料上生长的石墨烯为1~5层。
在石墨烯生长步骤中,生长石墨烯的碳源选自气态碳源、固态碳源和液态碳源中的一种,气态碳源选自甲烷和乙炔中的一种,固态碳源选自聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的一种。
在模压成型步骤中,模具压合温度为500~1200℃,模具压合压力大于0且小于等于100MPa。
本发明还提供一种上述生产方法制得的石墨烯金属导电材料。
本发明还提供上述石墨烯金属导电材料的生产方法中所使用的生产设备,包括一体化生长模压腔室和管路***,管路***与一体化生长模压腔室连通。一体化生长模压腔室内设有加热***、模具和用于固定金属箔/板的夹具,模具包括公模和母模,一体化生长模压腔室外设有用于驱动母模的底部模压顶升机构。夹具位于公模和母模之间。
管路***包括特气管路、回填管路和真空管路,特气管路和回填管路上均安装有阀门和流量控制器,真空管路上安装有真空阀和真空压力表。
加热***用于一体化生长模压腔室的升温,加热***包括加热组件、温度传感器和控制器。
一体化生长模压腔室的侧壁内设有空腔,空腔连通有进水管和出水管,用以对一体化生长模压腔室进行降温。一体化生长模压腔室的外侧壁上包裹有保温层和冷却封套,对一体化生长模压腔室外溢的热量进行冷却,使得生产设备的外部保持在25~30℃的状态。
一体化生长模压腔室的侧壁开设有上下料口,上下料口处转动连接有用于密封上下料口的密封门。
在本发明的另一实施例中,夹具为可伸缩夹具,可伸缩夹具在模压成型步骤中发生压缩,伸缩夹具包括四个以上的悬挂部,每个悬挂部包括若干第一杆和若干第二杆,第一杆的中心部位与第二杆的中心部位铰接,第一杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第二杆的端部铰接,第二杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第一杆的端部铰接。
在本发明的另一实施例中,夹具可拆卸连接在一体化生长模压腔室内,夹具的顶端固定连接有T型滑块,一体化生长模压腔室的顶壁开设有供T型滑块水平滑动的T型滑槽。
在本发明的另一实施例中,一体化生长模压腔室外设有用于驱动公模的顶部模压顶升机构。
下面通过具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行具体的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。
说明书附图中的附图标记包括:机架100、一体化生长模压腔室200、加热组件201、公模202、母模203、顶部模压顶升机构204、底部模压顶升机构205、空腔210、冷却封套220、密封门230、观察窗231、管路***300、特气管路301、回填管路302、真空管路303、悬挂部400、第一杆401、第二杆402、固定板403、T型滑块404、金属铜箔500。
实施例1
本实施例基本如图1和图2所示:一种石墨烯金属导电材料的生产设备,包括机架100,机架100上固定连接有一体化生长模压腔室200,本实施例中,一体化生长模压腔室200通过螺栓固定安装于机架100上。一体化生长模压腔室200连通有管路***300,具体地,管路***300包括特气管路301、回填管路302和真空管路303,特气管路301和回填管路302上均安装有阀门和流量控制器,真空管路303上安装有真空阀和真空压力表,真空管路303远离一体化生长模压腔室200的一端连通有真空泵。
一体化生长模压腔室200内设有加热***、模具和用于固定金属箔/板的夹具。加热***包括加热组件201、温度传感器和控制器,加热组件201用于一体化生长模压腔室200的腔内升温,温度传感器用于监测一体化生长模压腔室200内的温度,并将温度信号转换为电信号传输给控制器,控制器控制加热组件201的启闭。由于利用传感器检测信号并将相关信号传输至控制器,由控制器根据接收到的信号控制执行元件执行动作是现有技术,因此,此处不再赘述。本实施例中,加热组件201为电阻丝加热器。
模具包括公模202和母模203,一体化生长模压腔室200外设有用于驱动公模202的顶部模压顶升机构204和用于驱动母模203的底部模压顶升机构205。本实施例中,顶部模压顶升机构204和底部模压顶升机构205均采用液压缸,顶部模压顶升机构204和底部模压顶升机构205均通过螺栓固定安装于机架100上。
夹具为可伸缩夹具,可伸缩夹具在模具合模过程中发生压缩,可伸缩夹具包括四个以上的悬挂部400,本实施例中,悬挂部400的数量为四个,且四个悬挂部400两两分布在一体化生长模压腔室200内的左侧和右侧,位于同一侧的两个悬挂部400在水平纵向上排列整齐。结合图3所示,每个悬挂部400包括若干第一杆401和若干第二杆402,第一杆401的中心部位与第二杆402的中心部位铰接,第一杆401的顶端和底端分别与竖向上相邻的第二杆402的端部铰接,第二杆402的顶端和底端分别与竖向上相邻的第一杆401的端部铰接。悬挂部400的顶端设有固定板403,位于最顶部的第一杆401和第二杆402的顶端水平滑动连接在固定板403上,固定板403通过螺钉固定安装在一体化生长模压腔室200的顶壁上。本实施例中,第一杆401和第二杆402的数量均为十八根,本领域技术人员,可根据实际需求选择合适数量的第一杆401和第二杆402组装成可伸缩夹具。
一体化生长模压腔室200的侧壁内设有空腔210,空腔210连通有进水管和出水管,用以对一体化生长模压腔室200进行降温。一体化生长模压腔室200的外侧壁上包裹有保温层和冷却封套220,利用保温层减少一体化生长模压腔室200内热量的散失,并利用冷却封套220对一体化生长模压腔室200外溢的热量进行冷却,使得生产设备的外部保持在25~30℃的状态。
一体化生长模压腔室200的侧壁开设有上下料口,上下料口处转动连接有用于密封上下料口的密封门230,密封门230上设有观察窗231。
一种利用上述石墨烯金属导电材料的生产设备生产石墨烯金属导电材料的方法,如图6所示,包括以下步骤:
S1、将金属材料放于一体化生长模压腔室内:向下拉伸悬挂部400使得悬挂部400伸长,由于第一杆401和第二杆402相互铰接,因此,悬挂部400伸长的同时,悬挂部400变细,将用于生长石墨烯的金属铜箔500(本实施例中的金属铜箔500有17张)的边缘部分打孔,打孔后,将17张金属铜箔500的孔洞穿过变细后的悬挂部400,再将17张金属铜箔500分离开并利用辅助工具将金属铜箔500支撑在悬挂部400之间,且使得每张金属铜箔500分别位于对应的第一杆401和第二杆402中心部位的铰接点,上述辅助工具包括竖板和插板,竖板上开设有若干供插板水平***的插槽,向上分离一张金属铜箔500后,将插板***对应的插槽内,从而支撑金属铜箔500,并使得金属铜箔500与对应的第一杆401和第二杆402的中心部位的铰接点相齐平,如此,将17张金属铜箔500分离好后(即17张金属铜箔500均与对应的第一杆401和第二杆402中心部位的铰接点相齐平),施力使得悬挂部400压缩,其长度变短,从而使得第一杆401和第二杆402的底端间距变大(底端间距大于金属铜箔500的孔径),从而将金属铜箔500悬挂在悬挂部400上,最后抽出辅助工具,完成将金属铜箔500放入一体化腔室内的操作,相邻两张金属铜箔500之间存在间距不会接触,金属铜箔500挂好后如图3所示。随后,关闭上下料口的密封门230。本实施例中,金属铜箔500的厚度为25μm。
S2、调节一体化生长模压腔室内的参数:启动真空泵,一体化生长模压腔室200内的空气经真空管路303被抽离,使得一体化生长模压腔室200内的气压达到20Pa,而后真空阀关闭,真空泵停止工作。再打开回填管路302上的阀门,保护气体(本实施例中保护气体为氩气,氩气的流量为350sccm)进入一体化生长模压腔室200内,待一体化生长模压腔室200的内压恢复至常压后,打开真空阀,以便多余的氩气通过真空管路303排出,使得一体化生长模压腔室200的内部处于微正压状态。而后,启动加热***,加热组件201通电后对一体化生长模压腔室200进行加热,使得一体化生长模压腔室200内的温度上升至1020℃。当一体化生长模压腔室200内的温度达到1020℃后,温度传感器将温度信号转化为电信号并传输至控制器,控制器控制加热组件201停止工作。
S3、石墨烯生长:通过特气管路301向一体化生长模压腔室200内通入工艺气体(本实施例中,工艺气体是指甲烷和氢气,甲烷的流量为25sccm,氢气的流量为55sccm),通入工艺气体期间,保持氩气的输入,并启动加热***使得一体化生长模压腔室200室内的温度上升至1060℃,进行石墨烯生长。
S4、模压成型:石墨烯生长完成后,关闭特气管路301上的阀门,继续通过回填管路302向一体化生长模压腔室200内通入氩气,并关闭加热***。关闭加热***后,一体化生长模压腔室200内的温度下降,模具的温度也随之下降,当模具的温度为900℃时,底部模压顶升机构205驱动母模203向上移动,母模203与悬挂部400的底端相抵,并对悬挂部400施向上的推力,使得悬挂部400发生压缩(即夹具发生压缩),悬挂在悬挂部400上的金属铜箔500随之发生移动,相邻的两张金属铜箔500之间的距离逐渐减小,直至悬挂部400压缩至极限后(如图4所示),顶部模压顶升机构204驱动公模202向下移动,公模202与母模203合模,对金属铜箔500进行模压,模具压合压力为30MPa。公模202和母模203合模后,将金属铜箔500截断,使得金属铜箔500脱离悬挂部400。
模压成型过程中,由于悬挂部400可发生压缩,因此,初始时母模203不会接触底层的金属铜箔500,也就不会对金属铜箔500施加作用力而使得金属铜箔500发生拉伸形变,也不存在相邻两张金属铜箔500之间因拉伸变形而发生摩擦的现象,只有在悬挂部400压缩到极致后,公模202向下移动与母模203的合模过程中,会对金属铜箔500施加压合力,因此,本步骤中,大幅度减少了金属箔/板因固定在普通夹具上而被拉伸变形的量,从而大幅度降低了金属箔/板之间因拉伸变形而发生的摩擦程度,最终大幅度降低了生长在金属箔/板表面的石墨烯结构受到的破坏程度,从而进一步确保了石墨烯金属导电材料的导电性能。
S5、取料:模压成型后,顶部模压顶升机构204带动公模202向上移动复位,底部模压顶升机构205带动母模203向下移动复位,同时,利用进水管向一体化生长模压腔室200侧壁的空腔210内连续输入冷却水,冷却水吸收热量后从出水管流出,从而实现对一体化生长模压腔室200的降温。待一体化生长模压腔室200的温度降低至室温后,打开密封门230,通过上下料口将石墨烯金属铜导电材料取出,最后关闭回填管路302上的阀门,停止氩气的输入。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于:在步骤S4中,模具压合压力为40MPa。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于:本实施例中,夹具可拆卸连接于一体化生长模腔室内,具体地,如图5所示,固定板403的顶端焊接有T型滑块404,一体化生长模腔腔室的顶壁开设有供T型滑块404水平滑动的T型滑槽。
本实施例中,悬挂部400通过T型滑块404水平滑动连接在T型滑槽内,从而实现悬挂部400可拆卸连接在一体化生长模压腔室200内,以便使用者将悬挂部400滑出一体化生长模压腔室200或取出一体化生长模压腔室200,在一体化生长模压腔室200外进行金属铜箔500的悬挂,操作空间更大,操作更为方便。
对比例
本对比例与实施例1的不同之处在于:本对比例采用相同的工艺参数在石墨烯生长设备内进行金属铜箔上石墨烯的生长,而后降温后取出,得到生长有石墨烯的金属铜箔,自然环境下放置8h(模拟现有技术中先制得生长有石墨烯的金属铜箔,保存一段时间后再进行轧制成型的生产方式),然后将17张上述生长有石墨烯的金属铜箔以与实施例1相同的模压成型工艺参数进行模压,得到石墨烯金属铜导电材料。
实验例1
针对实施例1、实施例2、实施例3以及对比例中的石墨烯金属铜导电材料,按照“金属材料电阻率测量方法(GB/T 351-2019)”测定复合材料导电率,具体结果见表1。
表1复合材料导电率
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 | |
导电率(S/m) | 66.7×10<sup>6</sup> | 68.5×10<sup>6</sup> | 66.4×10<sup>6</sup> | 57.6×10<sup>6</sup> |
实验例2
按照实施例1和对比例的生产方法,进行三次生产,得到生产批次不同的石墨烯金属铜导电材料,按照“金属材料电阻率测量方法(GB/T 351-2019)”测定不同生产批次的石墨烯金属铜导电材料的导电率,并计算差异率,具体结果见表2。
表2不同生产批次的石墨烯金属铜导电材料的导电率
由表1可知,实施例1~实施例3中的石墨烯金属铜导电材料的导电率显著高于对比例中石墨烯金属铜导电材料的导电率,由此说明,本发明能够显著提高石墨烯金属导电材料的导电率。并且,由表2可知,实施例1的标准差小于对比例的标准差,说明实施例1中,不同生产批次的石墨烯金属导电材料之间的稳定性更好,即本发明能够避免外界环境对复合材料造成的不利影响,本发明中的石墨烯金属导电材料的生产质量更为稳定。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种石墨烯金属导电材料的生产方法,包括石墨烯生长步骤和模压成型步骤,其特征在于:所述石墨烯生长步骤和模压成型步骤在同一腔室内进行。
2.根据权利要求1所述的石墨烯金属导电材料的生产方法,其特征在于:在石墨烯生长步骤中,腔室内的温度为500~1200℃;
和/或,在石墨烯生长步骤中,预先对腔室进行抽真空处理,使得腔室内的气压P满足如下条件:0<P≤100KPa;
和/或,在石墨烯生长步骤中,用于生长石墨烯的金属材料选自铜、银、金、钯、镍、钨、铝、铁和合金中的一种;
和/或,在石墨烯生长步骤中,用于生长石墨烯的金属材料为金属箔/板。
3.根据权利要求2所述的石墨烯金属导电材料的生产方法,其特征在于:在石墨烯生长步骤中,腔室内的温度为800~1200℃;
和/或,在石墨烯生长步骤中,预先对腔室进行抽真空处理,使得腔室内的气压P满足以下条件:0<P≤10Pa;
和/或,所述金属材料的厚度为3μm~100mm;
和/或,金属材料上生长的石墨烯为1~5层。
4.根据权利要求1所述的石墨烯金属导电材料的生产方法,其特征在于:在模压成型步骤中,模具压合温度为500~1200℃;
和/或,在模压成型步骤中,模具压合压力大于0且小于等于100MPa。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的生产方法制得的石墨烯金属导电材料。
6.一种如权利要求1至4中任一项所述的生产方法所使用的石墨烯金属导电材料的生产设备,其特征在于:包括一体化生长模压腔室和管路***,管路***与一体化生长模压腔室连通,所述一体化生长模压腔室内设有加热***、模具和用于固定金属箔/板的夹具,所述模具包括公模和母模,所述夹具位于公模和母模之间;所述一体化生长模压腔室的外壁设有冷却封套。
7.根据权利要求6所述的石墨烯金属导电材料的生产设备,其特征在于:所述夹具为可伸缩夹具,可伸缩夹具在模压成型步骤中发生压缩。
8.根据权利要求7所述的石墨烯金属导电材料的生产设备,其特征在于:所述可伸缩夹具包括四个以上的悬挂部,每个悬挂部包括若干第一杆和若干第二杆,第一杆的中心部位与第二杆的中心部位铰接,第一杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第二杆的端部铰接,第二杆的顶端和底端分别与竖向上相邻的第一杆的端部铰接。
9.根据权利要求6所述的石墨烯金属导电材料的生产设备,其特征在于:所述夹具可拆卸连接于一体化生长模压腔内。
10.根据权利要求6所述的石墨烯金属导电材料的生产设备,其特征在于:所述一体化生长模压腔室外设有用于驱动公模的顶部模压顶升机构;
或,所述一体化生长模压腔室外设有用于驱动公模的顶部模压顶升机构和用于驱动母模的底部模压顶升机构。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210095786.4A CN114507791B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210095786.4A CN114507791B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114507791A true CN114507791A (zh) | 2022-05-17 |
CN114507791B CN114507791B (zh) | 2022-09-23 |
Family
ID=81549677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210095786.4A Active CN114507791B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114507791B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060288927A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-28 | Robert Chodelka | System and high pressure, high temperature apparatus for producing synthetic diamonds |
CN103345979A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-09 | 中国科学院微电子研究所 | 一种石墨烯导电薄膜的制备方法 |
CN106868715A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-06-20 | 南京新月材料科技有限公司 | 一种模压成型石墨烯无纺布的制备方法 |
CN109306466A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体材料的制备方法 |
CN109811175A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-05-28 | 重庆大学 | 一种石墨烯-铜复合材料制备方法 |
CN209242684U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-08-13 | 北京石墨烯研究院 | 利用cvd方法生长石墨烯薄膜的载具 |
CN111485224A (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 北京石墨烯研究院 | 化学气相沉积装置 |
CN112746262A (zh) * | 2019-10-29 | 2021-05-04 | 北京石墨烯研究院 | 石墨烯复合金属箔及其双面生长方法和装置 |
CN113445030A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 北京石墨烯研究院 | 一种提高石墨烯薄膜洁净度的方法 |
CN113718230A (zh) * | 2020-05-26 | 2021-11-30 | 北京石墨烯研究院 | 一种用于制备石墨烯薄膜的化学气相沉积装置及方法 |
CN113909476A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 上海新池能源科技有限公司 | 结构化铜基上生长石墨烯的方法、电缆芯材及其制备方法 |
-
2022
- 2022-01-26 CN CN202210095786.4A patent/CN114507791B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060288927A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-28 | Robert Chodelka | System and high pressure, high temperature apparatus for producing synthetic diamonds |
CN103345979A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-09 | 中国科学院微电子研究所 | 一种石墨烯导电薄膜的制备方法 |
CN106868715A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-06-20 | 南京新月材料科技有限公司 | 一种模压成型石墨烯无纺布的制备方法 |
CN109306466A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体材料的制备方法 |
CN209242684U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-08-13 | 北京石墨烯研究院 | 利用cvd方法生长石墨烯薄膜的载具 |
CN111485224A (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 北京石墨烯研究院 | 化学气相沉积装置 |
CN109811175A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-05-28 | 重庆大学 | 一种石墨烯-铜复合材料制备方法 |
CN112746262A (zh) * | 2019-10-29 | 2021-05-04 | 北京石墨烯研究院 | 石墨烯复合金属箔及其双面生长方法和装置 |
CN113445030A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 北京石墨烯研究院 | 一种提高石墨烯薄膜洁净度的方法 |
CN113718230A (zh) * | 2020-05-26 | 2021-11-30 | 北京石墨烯研究院 | 一种用于制备石墨烯薄膜的化学气相沉积装置及方法 |
CN113909476A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 上海新池能源科技有限公司 | 结构化铜基上生长石墨烯的方法、电缆芯材及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114507791B (zh) | 2022-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114507791B (zh) | 一种石墨烯金属导电材料的生产方法和设备 | |
CN114433627B (zh) | 一种连续制备高导电石墨烯金属复合材料的方法及装置 | |
CN216832370U (zh) | 一种石墨烯金属导电材料的一体化生产装置 | |
CN207842264U (zh) | 一种银铜复合带真空热压装置 | |
CN111283201B (zh) | 一种合金粉末半连续制锭的生产方法 | |
CN111139453B (zh) | 一种高导电铜/石墨烯复合材料的制备方法 | |
CN216801533U (zh) | 一种用于制备石墨烯金属复合材料的生长锻压一体化设备 | |
CN216828449U (zh) | 一种用于制备石墨烯金属复合材料的生长锻压分体式设备 | |
CN116718012A (zh) | 一种石墨烯导热膜生产多功能烧结炉 | |
CN218286837U (zh) | 一种感应热压成型装置 | |
CN209257458U (zh) | 一种音膜成型模具 | |
CN104438425B (zh) | 以优质铝锭为原料的电工用母线的制备方法 | |
CN110111947A (zh) | 扁电缆挤出防偏心调节装置 | |
CN217047854U (zh) | 一种石墨烯金属叠层复合材料的制备装置 | |
CN115214179A (zh) | 一种感应热压成型装置 | |
CN114433628B (zh) | 石墨烯增强的高导电金属材料生长轧制一体化方法及装置 | |
CN201514855U (zh) | 换位导线样线压直装置 | |
CN112547830A (zh) | 一种超大u型铜排的制作方法及其连续挤压模具 | |
CN202534443U (zh) | 电缆用金属线材绞制模具 | |
CN219454619U (zh) | 一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极 | |
CN107824629B (zh) | 一种银铜复合带的真空热压工艺 | |
CN209888228U (zh) | 一种电极糊成型装置 | |
CN221046961U (zh) | 一种挤出式成型模具 | |
CN218159657U (zh) | 适用于有色金属压延品抗高温铜杆 | |
CN217665700U (zh) | 一种碳钢三通管成型装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |