一種石墨烯/鋼鐵復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種石墨烯/鋼鐵復合材料的制備方法，屬于復合材料領域。
技術背景
[0002]石墨烯是一種新型的二維納米材料，其強度是鋼鐵的100倍，傳統的工藝方法很難有效提高鋼鐵材料的強度，由于石墨烯的特性也很難簡單的與鋼鐵材料相結合，而采用本發明工藝方法則可以很好的將石墨烯與鋼鐵材料很好的結合，大大增強了鋼鐵材料的強度。成為一種新型的具有超強硬度的石墨烯/鋼鐵復合材料。
[0003]目前國內外還沒有報道過采用這種方法制備出石墨烯/鋼鐵復合材料，而采用這種工藝方法制備出的石墨烯鋼鐵復合材料因為其超強的硬度可以廣泛用于汽車防碰撞外殼，這樣可以使汽車在發生事故碰撞后有效保護車內人員的生命安全，還可廣泛用于艦船、飛機、高鐵以及軍工等領域。
【發明內容】
[0004]本發明是針對現有狀況而設計出一種石墨烯/鋼鐵復合材料的制備方法，該方法米用楽■料制備石墨稀/鋼鐵復合材料，通過嗔涂的工藝將石墨稀粘涂在鋼鐵材料表面，之后通過熱乳的工藝制備出石墨烯/鋼鐵復合材料。
【具體實施方式】
[0005]本發明的工藝流程如下:
[0006]①將80g的聚乙烯比諾烷酮加入到920ml的蒸餾水中，加熱到100°C，采用機械攪拌，配制聚乙烯比諾烷酮溶液；
[0007]②將50g石墨烯加入到950ml蒸餾水中，利用超聲細胞粉碎儀制備出石墨烯溶液，超聲細胞粉碎儀的工作時間為40分鐘；
[0008]③將步驟①配制的聚乙烯比諾烷酮溶液與步驟②配制的石墨烯溶液均勻混合，形成石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合漿料；
[0009]④將鋼鐵材料進行表面活化處理后，采用噴涂的方式將石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合漿料噴涂到鋼鐵上、下表面，涂層的厚度為10ym?120μπι，噴涂分10次完成，每次噴涂的厚度為1ym?12μπι，待每次干后噴涂第二遍；
[0010]⑤采用真空燒結的方式去除鋼鐵表面的聚乙烯比諾烷酮，真空燒結的溫度為500°c，得到石墨烯鋼鐵材料；
[0011]⑥將3塊以上的石墨烯鋼鐵材料的上、下面疊合在一起后，采用熱等靜壓的方式使鋼鐵材料粘合到一起，熱等靜壓的溫度為1000°C，壓力為200mpa，時間為2小時；
[0012]⑦對步驟⑥得到的多層粘結在一起的石墨稀鋼鐵材料進行熱乳，熱乳溫度為10000C，制備出石墨烯鋼鐵復合材料。
【主權項】
1.一種石墨烯/鋼鐵復合材料的制備方法。其特征以及該方法的步驟是: (1)、將80g的聚乙烯比諾烷酮加入到920ml的蒸餾水中，加熱到100°C，采用機械攪拌，配制聚乙烯比諾烷酮溶液； (2)、將50g石墨烯加入到950ml蒸餾水中，利用超聲細胞粉碎儀制備出石墨烯溶液，超聲細胞粉碎儀的工作時間為40分鐘； (3)、將步驟(I)配制的聚乙烯比諾烷酮溶液與步驟(2)配制的石墨烯溶液均勻混合，形成石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合漿料； (4)、將鋼鐵材料進行表面活化處理后，采用噴涂的方式將石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合楽料粘到鋼鐵上、下表面，涂層的厚度為I ΟΟμπι?120μηι ； (5)、采用真空燒結的方式去除鋼鐵表面噴涂的聚乙烯比諾烷酮，真空燒結的溫度為500°C，得到石墨烯鋼鐵材料； (6)、將不少于3塊的石墨烯鋼鐵材料上、下兩面疊合在一起； (7)、將步驟(6)疊合在一起的石墨烯鋼鐵材料進行熱乳，熱乳的溫度為1000°C，制備出石墨烯/鋼鐵復合材料。
【專利摘要】本發明是一種石墨烯/鋼鐵復合材料的制備方法。該方法首先將分散的石墨烯溶液與聚乙烯吡咯烷酮溶液均勻混合制備出石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合漿料，然后通過噴涂的方式將石墨烯/聚乙烯比諾烷酮混合漿料噴涂到鋼鐵的表面，之后加熱去除涂層中的聚乙烯比諾烷酮，最后將鋼鐵材料疊合采用熱軋的方式制備出石墨烯鋼鐵復合材料。本發明通過使用石墨烯/聚乙烯比諾烷酮漿料與鋼鐵材料復合，石墨烯的分散性可以得到保證，之后采用熱軋的工藝有利于石墨烯均勻分散到鋼鐵材料基體中，發揮石墨烯的強化效果。本發明能夠在較好的保留石墨烯鋼鐵材料物性的前提下實現了石墨烯與鋼鐵材料的分子結合，而且本發明工藝簡單，易于實現大批量大尺寸的石墨烯鋼鐵材料制備，降低生產成本，在汽車防碰撞外殼、高鐵、艦船、坦克、航空器等領域均具有優異的應用前景。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號】CN105537877
【申請號】CN201610045015
【發明人】鄭祥源
【申請人】鄭祥源
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月21日