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石墨烯金属复合丝材及其低温连续化制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-08-24 16:48:28

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 朱娟 | 2023-08-24 16:48:28

一种石墨烯金属复合丝材及其低温连续化制备方法,所述制备方法包括:提供金属丝;利用卷对卷沉积方式,在对卷输入端和对卷输出端之间传输金属丝,并且在金属丝传输过程中,通过等离子体增强化学气相沉积工艺在所述金属丝表面沉积石墨烯层,所述等离子体增强化学气相沉积工艺的沉积温度为700℃~850℃。上述制备方法提高形成的石墨烯金属复合丝材的性能。

研究者一方面对Gr进行表面改性处理,另一方面也多采用高能球磨的方法对Gr在Cu基体粉末中进行预分散,然而二者都将不可避免的引起Gr高结晶性的破坏,从而降低复合丝材的导电性能并且,现有的复合方法均属于将增强相外加至金属基体,导致Gr和Cu基体间的界面结合通常较弱,这极大降低了Gr/Cu界面处的电子耦合作用尽管部分研究者通过片状粉末冶金,采用固体碳源在片状Cu粉表面原位自生Gr以提高其质量及其与Cu基体间的界面结合,但所得到的Gr均一度较差,常造成导电性能的不可控。本发明的石墨烯金属复合丝材的连续化制备方法采用PECVD增强的R2R CVD,不仅能实现高质量Gr的连续化可控制备,而且合成温度低,对基底丝材的选择范围更大。

石墨烯金属复合材料制备技术具有广阔的应用前景,以下是其中一些主要领域的应用前景:

1. 电子领域:石墨烯金属复合材料优异的导电性能和热导性能使其成为制造高性能电子器件的理想材料,如高速电子器件、柔性电子器件和热管理材料等。

2. 电池与储能领域:通过将金属与石墨烯复合,可以提高电池的储能密度和充放电速度,延长电池的寿命,进一步推动电动车、可穿戴设备和可再生能源等行业的发展。

3. 汽车工业:可以用于制造轻量化零部件,提高汽车的燃油效率和行驶里程。此外,还可用于改善汽车的导热性能、防腐蚀性能和机械强度。

4. 航空航天领域:由于石墨烯高强度、低密度和耐高温性能,可以用于制造轻量化结构件、导热组件和防腐蚀涂层等,提高飞机的性能和安全性。

5. 医疗领域:可以用于制造生物传感器、药物传递系统和组织工程材料等,以改善医疗诊断和治疗的效果,并促进医疗器械的发展。

本项目负责人XX老师,上海交通大学特别研究员。2008年获复旦大学微电子系学士学位,2014年获美国德州农工大学材料科学与工程博士学位,2014至2017年于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室从事博士后研究工作。研究方向先后获中组部、国家自然基金委项目资助。具体从事金属/陶瓷复合薄膜材料的物理/化学气相沉积、极端服役过程中(应力、电磁、高温、辐照等)材料组织结构与性能的耦合关系,晶体材料先进多尺度表征、分析与模拟技术开发等研究工作。迄今为止发表SCI论文60余篇,专利10余个。近年来应邀发表综述性文章6篇,并应邀担任国际期刊《JOM》、《JMR》专辑编辑。

本项目能够有效的提高材料性能,通过将石墨烯和金属复合,可以获得具有优异导电性、热导性、机械强度和化学稳定性等特性的材料,进而提高产品的性能和品质;增强轻量化效果,该技术可以在保持材料强度的同时减少材料的重量,从而降低产品的能耗和环境负荷,并提高能源利用效率;通过将金属与石墨烯复合,可以提高电池和超级电容器的储能密度和充放电速度,提高能源转换效率,进一步推动可再生能源和电动车等领域的发展。

本项目意向转化方式为作价入股等,具体面议。石墨烯是一种新兴材料,具有出色的性能和广泛的应用前景,发展前景非常广阔。本项目希望通过外部合作的方式,开拓市场,引领行业发展。