1.一种基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)制备石墨烯
将碳源粉末进行高压放电,完全冷却后,取出反应物反复洗涤过滤烘干得到石墨烯粉末;
(2)表面活化处理
将石墨烯粉末在惰性气体的气体环境中,加热;将四硫化四氮固体溶解于二硫化碳液体中,然后加热气化通入石墨烯粉末中后保温;待反应结束后,再次通入惰性气体排尽石墨烯粉末中的气体,然后冷却至室温;其中,四硫化四氮在二硫化碳液体中的体积分数为3‑
5%;
(3)混合
将步骤(2)所得的物体加入乙醇溶液中,在超声波条件下振荡,得到分散液;然后把铜粉和铌粉依次加入分散液中,将分散液球磨得到混合液体;将混合液体加热至80~85℃并且不断搅拌,直至混合液体呈半干状后烘干,得到铜‑铌‑石墨烯混合粉末;
(4)火花等离子烧结
将步骤(3)所得铜‑铌‑石墨烯混合粉末在真空下用火花等离子烧结、冷却,制得;其中,烧结温度为700~750℃,烧结时间为5~7min。
2.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述碳源为煤炭、石油焦、生物炭和炭黑中的一种,含碳量大于90%。
3.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的高压放电的具体步骤包括:将碳源粉末放置于样品管中,使粉末处于样品管中间位置;将装有碳源粉末的样品管放入放电器组内,在样品管两端接入正负电极,利用放电器组对粉末进行高压放电;其中,放电电压为400~450V,放电时间为200~300ms,装置内气体压强为常压。
4.如权利要求3所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,所述样品管为石英或陶瓷样品管,形状为圆管,直径为5cm~10cm。
5.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的高压放电过程中,样品管管壁温度小于60℃,气体温度不超过3100K。
6.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述惰性气体为氩气或氦气。
7.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的石墨烯粉末加热温度为800‑1000℃,加热气化的温度为280‑350℃,加热气化后温度保持时间为1~1.5h,温度保持范围为800‑1000℃。
8.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中步骤(2)所得物体、铜粉和铌粉的质量比为3‑5:80‑90:3‑5。
9.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的超声震荡时间为1~2h,球磨时间为0.5~1h。
10.如权利要求1所述的基于石墨烯增强碳铜复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的冷却过程还包括从冷却开始时增加压力,直至冷却结束,其中增加压力条件为:由40MPa以每分钟0.1MPa的速率逐步增加至50~55MPa。