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中科院电工研究所《Carbon》:简易制备高导电铜/石墨烯复合材料,用于电工材料领域

来源:石墨烯联盟|

发表时间:2021-10-11

点击:3888

具有高导电性和高强度的铜基材料在能源和电力领域受到强烈需求。但是,无法通过传统手段获得可扩展且简便的铜基材料,同时提高导电性和强度。本文,中国科学院电工研究所高召顺研究员团队在《Carbon》期刊发表名为"In-situ Graphene Enhanced Copper Wire: A Novel

 Electrical Material with Simultaneously High Electrical Conductivity and High Strength"的论文,研究通过真空热压烧结铜粉和无毒、廉价的液体石蜡,在铜中原位生长高质量的石墨烯,很容易实现高导电性和高强度。通过改变铜粉尺寸、液体石蜡含量和烧结工艺参数,对石墨烯进行进一步精细的结构设计和形貌控制,提高了性能。均匀分布的 3D 石墨烯起着至关重要的作用,它作为电子传输通道,通过晶粒细化、位错强化和载荷转移机制强化基体。因此,冷拔铜/石墨烯复合线具有 94.85% IACS 的高导电率和 516 MPa 的高拉伸强度,以及良好的抗软化性。该工作为制备高性能石墨烯增强铜基复合材料提供了一种低成本、高效率的方法,为大规模生产不同形状的高性能铜/石墨烯复合材料开辟了新的途径。


图1。Cu/Gr复合材料的制备工艺示意图及Cu/Gr-50复合材料在900℃、50 MPa、小于20 μm的Cu粉末烧结1h的微观结构


图2。烧结块状 Cu/Gr 复合材料的电导率和硬度随不同工艺参数的变化


图3。Cu/Gr-50复合材料在不同温度下烧结的显微组织和拉曼光谱


图4。冷拔Cu/Gr-50线材的TEM图


图5。Cu/石墨的抗拉强度和电导率的比较复合材料用不同的方法


总之,通过真空热压烧结铜粉和无毒、廉价的液体石蜡,成功制备了新型三维石墨烯增强铜复合材料。这种原位形成策略也可以扩展到石墨烯增强的其他金属基复合材料(铜基合金、镍基合金等)的制备,以用于潜在的结构和功能应用。



封面图来源图虫创意

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