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石墨烯/铜（TP2）复合材料
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我国已经成为全球最大的铜材生产国和消费国。铜管消费量每年以10%以上的速度递增。浙江、江西、安徽、广东和江苏五个省区产量总和占全国的75%。铜基复合材料有着良好的导电导热性和加工性能，在电子产品、航空航天以及传统工业领域有着广泛的应用。 传统的铜基复合材料的强度较高，但是导电导热性、拉伸强度会有所降低。以铜管为例，脱磷氧铜（TP2）因其具有高导热性、耐蚀性及良好的加工型和可焊性，并具有抑菌性以及美丽的光泽，广泛用于空调热交换器材料和制冷管中。但是TP2铜制备价格昂贵，纯度要求高，且铜的密度较大，不利于元件的成本控制，制备工艺改进及机器的安装移动。 广州埃米石墨烯公司一直致力于石墨烯下游应用开发，使用的石墨烯原材料进口，性能优于国内石墨烯，拥有成熟的分散技术，可稳定制备高纯度的单层石墨烯粉体、分散液。 我公司制备的石墨烯具有高透光性、高导电性、高导热率、超高的力学性能和高的比表面，将石墨烯添加入TP2铜，制备石墨烯复合铜合金材料，在降低原料成本的前提条件下，提高或保持TP2合金的流动性或强度，其导电率、硬度、抗拉强度、导热率均有大幅提升，见表1，提升了铜管产品加工得率，是铜基理想的复合增强体，能为企业带来实际的经济效益。 目前，石墨烯增强铜基复合材料的制备方法主要有四种,1、采用分子水平的混合方法将石墨烯分散在铜基体中，后采用放电等离子烧结；2、通过原位化学还原方法合成石墨烯纳米片，以此为基体通过放电等离子烧结；3、通过球磨和异步轧制的方法制备多层石墨烯铜基复合材料；4、通过化学气相沉积法在铜表面沉积一层石墨烯，后采用电化学沉积的方法重复操作。 采用上述法制备石墨烯铜基复合材料确实可以提高材料的力学性能，但制备过程繁琐，设备精度要求高，生产成本高，尚不能实现工业化生产。成本较低的传统熔铸法的难点在于，石墨烯具有密度小以及与金属基体之间润湿性能差等问题，实现均匀分散及与金属基体牢固结合成为工业化生产关键。 广州石墨烯科技有限公司的石墨烯分散技术能较好解决以上问题。采用扫描电镜（MLA650F）对我司研发的石墨烯铜合金相的分布、形貌进行表征，结合能谱对相成分进行测定，图中深黑色颗粒为石墨烯，灰色颗粒为氧化铜，两种颗粒分散均匀，氧化铜尺寸在~300 nm左右，而石墨烯颗粒尺寸约为100~200 nm之间。 铜基复合材料的强度、硬度、导电性能上升现象归功于氧化铜与石墨烯共同作用、以及均匀分布，两者缺一不可：由铜粉氧化而成的氧化铜对材料力学性能提升起主要作用，而石墨烯的协同作用下，填补材料基体内部部分缺陷，使得材料的力学性能、导电导热性能进一步提升。 根据以上研究结果，本公司申请了发明专利并获得授权，一种制备石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，专利号ZL 201610705727.9，同时公司研究团队还成功将经验应用于A355、A357、A360、A380等系列铝合金的开发中，形成了以铜、铝为主体的技术专利群，并不断有新知识成果落地。 |
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