一种石墨烯/钢铁复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种石墨烯/钢铁复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
技术背景
[0002]石墨烯是一种新型的二维纳米材料，其强度是钢铁的100倍，传统的工艺方法很难有效提高钢铁材料的强度，由于石墨烯的特性也很难简单的与钢铁材料相结合，而采用本发明工艺方法则可以很好的将石墨烯与钢铁材料很好的结合，大大增强了钢铁材料的强度。成为一种新型的具有超强硬度的石墨烯/钢铁复合材料。
[0003]目前国内外还没有报道过采用这种方法制备出石墨烯/钢铁复合材料，而采用这种工艺方法制备出的石墨烯钢铁复合材料因为其超强的硬度可以广泛用于汽车防碰撞外壳，这样可以使汽车在发生事故碰撞后有效保护车内人员的生命安全，还可广泛用于舰船、飞机、高铁以及军工等领域。
【发明内容】
[0004]本发明是针对现有状况而设计出一种石墨烯/钢铁复合材料的制备方法，该方法米用楽■料制备石墨稀/钢铁复合材料，通过嗔涂的工艺将石墨稀粘涂在钢铁材料表面，之后通过热乳的工艺制备出石墨烯/钢铁复合材料。
【具体实施方式】
[0005]本发明的工艺流程如下:
[0006]①将80g的聚乙烯比诺烷酮加入到920ml的蒸馏水中，加热到100°C，采用机械搅拌，配制聚乙烯比诺烷酮溶液；
[0007]②将50g石墨烯加入到950ml蒸馏水中，利用超声细胞粉碎仪制备出石墨烯溶液，超声细胞粉碎仪的工作时间为40分钟；
[0008]③将步骤①配制的聚乙烯比诺烷酮溶液与步骤②配制的石墨烯溶液均匀混合，形成石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合浆料；
[0009]④将钢铁材料进行表面活化处理后，采用喷涂的方式将石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合浆料喷涂到钢铁上、下表面，涂层的厚度为10ym?120μπι，喷涂分10次完成，每次喷涂的厚度为1ym?12μπι，待每次干后喷涂第二遍；
[0010]⑤采用真空烧结的方式去除钢铁表面的聚乙烯比诺烷酮，真空烧结的温度为500°c，得到石墨烯钢铁材料；
[0011]⑥将3块以上的石墨烯钢铁材料的上、下面叠合在一起后，采用热等静压的方式使钢铁材料粘合到一起，热等静压的温度为1000°C，压力为200mpa，时间为2小时；
[0012]⑦对步骤⑥得到的多层粘结在一起的石墨稀钢铁材料进行热乳，热乳温度为10000C，制备出石墨烯钢铁复合材料。
【主权项】
1.一种石墨烯/钢铁复合材料的制备方法。其特征以及该方法的步骤是: (1)、将80g的聚乙烯比诺烷酮加入到920ml的蒸馏水中，加热到100°C，采用机械搅拌，配制聚乙烯比诺烷酮溶液； (2)、将50g石墨烯加入到950ml蒸馏水中，利用超声细胞粉碎仪制备出石墨烯溶液，超声细胞粉碎仪的工作时间为40分钟； (3)、将步骤(I)配制的聚乙烯比诺烷酮溶液与步骤(2)配制的石墨烯溶液均匀混合，形成石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合浆料； (4)、将钢铁材料进行表面活化处理后，采用喷涂的方式将石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合楽料粘到钢铁上、下表面，涂层的厚度为I ΟΟμπι?120μηι ； (5)、采用真空烧结的方式去除钢铁表面喷涂的聚乙烯比诺烷酮，真空烧结的温度为500°C，得到石墨烯钢铁材料； (6)、将不少于3块的石墨烯钢铁材料上、下两面叠合在一起； (7)、将步骤(6)叠合在一起的石墨烯钢铁材料进行热乳，热乳的温度为1000°C，制备出石墨烯/钢铁复合材料。
【专利摘要】本发明是一种石墨烯/钢铁复合材料的制备方法。该方法首先将分散的石墨烯溶液与聚乙烯吡咯烷酮溶液均匀混合制备出石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合浆料，然后通过喷涂的方式将石墨烯/聚乙烯比诺烷酮混合浆料喷涂到钢铁的表面，之后加热去除涂层中的聚乙烯比诺烷酮，最后将钢铁材料叠合采用热轧的方式制备出石墨烯钢铁复合材料。本发明通过使用石墨烯/聚乙烯比诺烷酮浆料与钢铁材料复合，石墨烯的分散性可以得到保证，之后采用热轧的工艺有利于石墨烯均匀分散到钢铁材料基体中，发挥石墨烯的强化效果。本发明能够在较好的保留石墨烯钢铁材料物性的前提下实现了石墨烯与钢铁材料的分子结合，而且本发明工艺简单，易于实现大批量大尺寸的石墨烯钢铁材料制备，降低生产成本，在汽车防碰撞外壳、高铁、舰船、坦克、航空器等领域均具有优异的应用前景。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN105537877
【申请号】CN201610045015
【发明人】郑祥源
【申请人】郑祥源
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月21日