一种三维结构CNTs增强Cu基复合材料的制备方法

摘要

一种三维结构CNTs增强Cu基复合材料的制备方法，本发明涉及CNTs增强铜基复合材料的制备方法。本发明要解决传统方法制备三维CNTs分散不均匀，CNTs与基体结合力低导致复合材料强度低的问题。本发明的方法：首先采用化学气相沉积方法，在泡沫铜基体上制备三维石墨烯，然后采用等离子体增强化学气相沉积方法，在石墨烯上生长CNTs，制得三维结构CNTs，最后将三维CNTs/泡沫铜材料与铜粉进行放电等离子烧结，得到三维结构CNTs增强Cu基复合材料。本发明用于三维结构CNTs增强Cu基复合材料的制备方法。

主权项

一种三维结构CNTs增强Cu基复合材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、将泡沫铜置于丙酮中超声预处理10min～20min，得到预处理后的泡沫铜；二、将预处理后的泡沫铜置于化学气相沉积装置中，抽真空至压强为20Pa以下，以气体流量为5sccm～20sccm通入氩气，调节化学气相沉积装置中压强为100Pa～200Pa，并在压强为100Pa～200Pa和氩气气氛下，将温度升温至500℃～800℃；三、通入甲烷气体，调节甲烷气体的气体流量为1sccm～20sccm，调节氩气的气体流量为80sccm～99sccm，调节化学气相沉积装置中压强为400Pa～700Pa，然后在压强为400Pa～700Pa和温度为500℃～800℃的条件下进行沉积，沉积时间为5min～15min，沉积结束后，关闭加热电源，停止通入甲烷气体，在氩气气氛下，以冷却速度为5℃/min～10℃/min将温度冷却至室温，得到表面生长石墨烯的泡沫铜；四、将表面生长石墨烯的泡沫铜浸渍于催化剂中，浸渍时间为5s～30s，然后风干，得到表面附着催化剂的CNTs/泡沫铜；所述的催化剂为浓度为0.01mol/L～0.05mol/L的Fe(NO₃)₃的异丙醇溶液或浓度为0.01mol/L～0.05mol/L的NiNO₃的异丙醇溶液；五、将表面附着催化剂的CNTs/泡沫铜置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空后，以气体流量为5sccm～20sccm通入氢气，以气体流量为30sccm～45sccm通入甲烷气体，调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中压强为500Pa～800Pa，调节等离子体增强化学气相沉积真空装置中温度为500℃～700℃，然后在压强为500Pa～800Pa和温度为500℃～700℃的条件下进行生长，保温时间为5min～30min，得到三维CNTs/泡沫铜；六、将三维CNTs/泡沫铜与铜粉放入石墨模具中，在烧结压力为20MPa～50MPa、电流通断时间比为(1～8)ms:1ms及升温速率为50℃/min～100℃/min的条件下，将温度升温至800℃～1000℃，然后在烧结压力为20MPa～50MPa、电流通断时间比为(1～8)ms:1ms及烧结温度为800℃～1000℃的条件下进行放电等离子烧结1min～5min；所述的三维CNTs/泡沫铜与铜粉的质量比为1:(10～20)；七、关闭放电等离子烧结装置，采用水冷降温，取出块状复合材料，即得到三维结构CNTs增强Cu基复合材料。