本发明属于粉末冶金及纳米复合材料制备，具体涉及一种利用流化床辅助闪速焦耳热技术，快速、低能耗制备石墨烯原位包覆铜粉的方法，更具体的是涉及一种基于流化床闪速焦耳热的石墨烯原位包覆铜粉制备方法。
背景技术：
1、铜粉因其优异的导电导热性能广泛应用于电子封装、催化及增材制造等领域。为进一步提升铜粉的抗氧化性、导热性及力学性能，表面包覆石墨烯成为研究热点。然而，现有的石墨烯/铜复合粉体制备技术在兼顾包覆质量、粉体形态及分散性方面存在显著缺陷。首先，化学气相沉积法（cvd）虽然能够获得较高质量的石墨烯包覆层，但其工艺通常要求在高于900℃的高温下进行长时间处理，处于静态堆积状态的铜粉在高温下极易发生严重的烧结与团聚，后续为分散粉体必须进行的球磨破碎工艺又会不可避免地破坏包覆层的完整性。其次，湿化学法制备的复合粉体往往存在氧化石墨烯（go）还原不彻底、易引入杂质以及界面结合力弱等先天不足，同时包覆率也无法达到全包覆；而单纯的机械球磨法则会导致铜粉发生严重的塑性变形及扁平化，显著改变粉末的球形度，难以满足3d打印等应用场景对粉体流动性和形态的高要求。
2、近期公开的cn120696411a虽然通过耦合等离子体技术实现了铜粉的球化与石墨烯包覆，且质量较高，但该技术存在以下显著不足，无法解决本领域对于低成本、固态、高能效制备的需求，等离子体设备造价高昂，且维持等离子体炬需要极高的功率输入，导致单位产品的能耗成本极高，难以在对成本敏感的工业铜粉领域大规模推广。该方法依赖于铜粉的“熔融球化”过程。这一液相转变不仅破坏了铜粉原始的晶粒组织结构，且在等离子体超高温环境下，铜粉极易发生气化蒸发，造成原料损耗并污染反应腔体，还有粉体在等离子体焰流中的驻留时间极短（通常为毫秒级），在如此短的时间内通过气相裂解精准控制石墨烯的层数及包覆均匀性难度极大，容易出现包覆厚度不均或部分颗粒未包覆的情况。
3、此外，尽管普通的焦耳热技术具有加热速度快的优势，但在处理粉体材料时仍面临技术瓶颈。电流在粉体床层中倾向于寻找电阻最小的路径，极易形成“短路通道”，导致局部过热甚至粉体熔化，而其余部分加热不足。在静态堆积床层中，电流倾向于寻找电阻最小的渗流路径通过，一旦局部形成金属烧结颈，电阻急剧下降，电流将集中流过该通道导致局部瞬间熔化甚至气化，而床层其余部分因电流旁路而加热不足。这种“非均一加热”特性使得静态焦耳热技术根本无法应用于对形貌和分散性要求极高的超细金属粉末包覆，难以制备出高分散、高球形度的复合粉体。
4、因此，开发一种能够在保持铜粉固有形貌、避免烧结的前提下，实现低能耗、快速、均匀包覆石墨烯的新方法，是本领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于流化床闪速焦耳热的石墨烯原位包覆铜粉制备方法，将气固流化技术与电热冲击闪速焦耳热技术耦合，使铜粉与固态碳源在反应腔内处于流化悬浮状态，利用气体使铜粉与固态碳源处于“流化悬浮”状态，构建“动态点接触”导电网络；通过施加毫秒级直流高压脉冲，电热冲击闪速焦耳热，利用粉体间接触电阻产生的瞬时高温驱动固态碳源原位裂解，并在未熔融的固态铜粉表面重排生长为高质量少层石墨烯，实现颗粒分散状态下的瞬间石墨化包覆，该方法有效克服了传统静态焦耳热面临的电流沟流效应与粉体烧结难题，摒弃了高能耗的真空或等离子体设备，具有工艺流程短（秒级反应）、能耗低、普适性强等特点；所制得的复合粉体兼具多形态、高分散性与优异的界面结合力，适用于高性能导电导热材料的低成本规模化制备。
2、一种基于流化床闪速焦耳热的石墨烯原位包覆铜粉制备方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：将铜粉与固态碳源按预定比例混合均匀，制得混合前驱体粉末；
4、步骤s2：将混合前驱体粉末置入设有电极的绝缘反应腔体内，通入惰性气体作为流化介质并调节气流参数，使混合前驱体粉末在绝缘反应腔体内处于流化状态悬浮状态，阻断颗粒间的恒定接触点，并在电极之间构建由颗粒随机碰撞构成的动态导电网络；
5、步骤s3：在保持粉末流化状态的同时，通过电极向粉末床层施加直流脉冲电流，利用粉末颗粒间频繁碰撞接触产生的动态接触电阻以及碳源自身的电阻产生焦耳热，使固态碳源在毫秒级时间内发生瞬时高温裂解，并在铜粉表面原位重排生长为石墨烯层；控制脉冲参数，使铜粉表面生长出石墨烯层，所得石墨烯层为少层石墨烯，层数为1-10层；
6、步骤s4：停止施加脉冲电流，维持惰性气体流动直至粉体温度冷却至预定温度，收集得到石墨烯/铜复合粉体。
7、在步骤s1中，所述固态碳源选自沥青、炭黑、煤粉、生物质炭、焦炭、石墨粉或热塑性聚合物粉末中的一种或几种；所述铜粉的粒径为1μm-100μm。
8、在步骤s1中，所述固态碳源与铜粉的质量比为0.5:100-10:100。
9、在步骤s2中，所述流化悬浮状态包括鼓泡流化、湍动流化或快速流化状态，通过调节气速，使床层处于鼓泡流化或湍动流化区域，保证颗粒间存在高频接触以维持脉冲电流通路；所述绝缘反应腔体的材质为石英、氧化铝陶瓷或氮化硼陶瓷；所述惰性气体为氩气、氮气或氦气，惰性气体在通入前经过干燥及除氧处理。
10、在步骤s3中，所述直流脉冲电流的放电电压为50v-500v，单次脉冲放电时长为10ms-1000ms；所述焦耳热诱导的碳源微区瞬时反应温度为1500k-3000k。
11、本发明制备方法为非熔融包覆工艺，通过控制脉冲能量密度与流化气体的换热效率，使铜粉基体在反应过程中保持固态或仅表面呈亚熔融状态，且反应过程中铜粉基体的宏观温度低于铜的熔点。
12、本发明制备方法在常压或微正压环境下进行，反应全程无真空系统参与。
13、本发明提供了一种基于流化床闪速焦耳热的石墨烯原位包覆铜粉制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
14、（1）动-电耦合机制解决了颗粒烧结与电流短路难题
15、针对现有静态焦耳热技术中电流易寻找低阻通道导致局部过热熔化、以及高温下粉体静止易烧结团聚的缺陷，本发明创新性地引入流化床技术，通过气体流场使铜粉颗粒处于悬浮动态，在物理上阻断了颗粒间长时间接触形成的烧结颈；同时，动态翻滚的颗粒床层实现了电流的均匀分布，配合毫秒级的超短脉冲加热，有效消除了局部过热点，制得的复合粉体保持了良好的单分散性和形貌特征，无需后续球磨破碎，完整保留了石墨烯包覆层的连续性。
16、（2）固态工艺避免了基体损伤与高能耗
17、与等离子体法依赖铜粉“熔融球化”不同，本发明在固态或表面亚熔融态下完成包覆，该工艺不仅避免了金属整体熔化、气化带来的成分偏析与材料损耗，更完好地保留了原始铜粉的微观晶粒结构，此外，因无需克服金属熔化潜热及维持高功率等离子体炬，而且仅限于球形粉末的包覆，此外本发明的能耗仅为传统cvd法或等离子体法的10%以下，显著降低了生产成本。
18、（3）实现了廉价固态碳源的高质量转化
19、本发明利用闪速焦耳热产生的2000-3000k瞬时高温，可将沥青、煤粉甚至废旧塑料等廉价非晶态碳源快速石墨化，相比传统cvd法依赖高纯甲烷等气体碳源，本发明极大地拓宽了原料选择范围，降低了原料成本，同时，原位生长模式使得石墨烯与铜基体之间形成牢固的界面结合，材料的导电、导热及抗氧化性能优于简单的物理混合或低温湿化学包覆材料。
20、（4）生产效率高，工艺设备简单
21、本发明将传统数小时的高温反应周期缩短至毫秒至秒级，生产效率呈指数级提升，且反应在常压或微正压流化床中进行，无需昂贵的真空系统或复杂的射频发生装置，工艺流程短，设备投资低，便于实现大规模工业化连续生产。