铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法与流程

技术特征：
1.一种铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、配置铜微纳米分散溶液：将分散剂、铜纳米粉末和铜微米粉末加入还原性醇类溶剂中，使用超声分散均匀，得到铜纳米分散溶液作为打印墨水，其中：铜纳米分散溶液中各成分所占比例为：铜粉40～45wt％，分散剂15～20wt％，醇类还原性溶剂35～45wt％，铜纳米粉末和铜微米粉末的质量比为1:2～1；步骤二、基板预处理：分别用无水乙醇、丙酮溶液和去离子水超声清洗不锈钢基底并烘干；步骤三、选区激光熔化铜微纳米粉末混合溶液制备铜/非晶碳三维结构：(1)将基底平面放置于选区激光熔化墨水打印金属纳米颗粒成形装置的z轴工作台上，调节z轴运动平台至激光焦距位置；(2)把步骤一中配制的铜微纳米分散溶液装入铜微纳米分散溶液供给系统中，利用装置的控制系统开启涂铺过程，利用涂铺刀将铜微纳米分散液均匀涂敷在基板表面，形成表面能稳定的油漆膜，保证铜微纳米分散液墨水在基板充分润湿；(3)设定激光工艺参数，激光在上位机的控制下进行扫描；(4)重复步骤(1)～(3)，逐层扫描制造铜/非晶碳三维结构；步骤四、高温退火处理扫描完成后，在氩气氛围下对铜/非晶碳三维结构进行高温退火处理，非晶碳在高温和金属铜骨架作为催化剂的条件下，实现石墨烯的转化；步骤五、腐蚀去除金属铜骨架放入fecl3溶液中浸泡，腐蚀去除金属铜骨架，得到多孔、自支撑的选区激光熔化增材制造的三维石墨烯结构。2.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述铜纳米粉末的粒径为20～100nm，铜微米粉末的粒径为5～15μm。3.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮pvp k30和pvp k60，k30和k60的质量比为1～2：1。4.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述还原性醇类溶剂为乙二醇或丙二醇。5.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述超声震动时间为30min～1h。6.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述涂铺刀的运动速度为10～15mm/s，涂铺厚度设为20～40μm。7.根据权利要求1或6所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述涂铺刀为夹片式结构，间距为50～100μm，涂铺刀的内腔设计为具有155
°
倾角的结构。8.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其特征在于所述扫描策略选择平行扫描，扫描间距设为0.01～0.03mm。9.根据权利要求1所述的铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，其
特征在于所述高温退火的温度为1000～1300℃。

技术总结
本发明公开了一种铜微纳米粉末混合溶液激光增材制造三维石墨烯的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、配置铜微纳米分散溶液；步骤二、基板预处理；步骤三、选区激光熔化铜微纳米粉末混合溶液制备铜/非晶碳三维结构；步骤四、高温退火处理；步骤五、腐蚀去除金属铜骨架。该方法避免了石墨烯生长无法实现自支撑的问题，同时大气环境下即可制备，不需要复杂的制备条件，危险性较低。利用金属先作为石墨烯生长骨架，可实现石墨烯形状、孔隙的可调节性。利用本发明的方法制备的三维石墨烯结构质量较好，缺陷密度低，可实现自支撑。可实现自支撑。可实现自支撑。


技术研发人员：刘俊岩 郭文锋 管天宇 王扬 王鑫剑 王飞
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2022/2/6