用于制造复合材料的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于制造包括有基体材料和石墨烯的复合材料的方法和装置，以及涉及该复合材料。

背景技术：

1、由de 10 2009 052 933 a1已知一种用于制造石墨烯复合材料的方法。提出的是将另外的物质添加到石墨烯溶液中，并通过制造工艺、例如烧结来进一步加工成复合材料。

技术实现思路

1、与之相对地，根据本发明的用于制造复合材料的方法——其中，该复合材料包括基体材料、和石墨烯和/或具有呈蜂窝状的碳原子的碳材料，其中，复合材料通过注射成型工艺制造——具有下述优点：能够容易地制造具有不同的预先确定形状的复合材料。在此，注射成型工艺尤其包括连续的注射成型工艺(例如挤出工艺)和/或不连续的注射成型工艺(例如注塑成型工艺)。在此特别有利的是，复合材料在注射成型工艺中也进行烧结，因为由此整个过程能够没有时间上和空间上的中断并且因此高效地执行。特别有利的是，复合材料通过连续的注射成型工艺制造。石墨烯优选是下述碳材料，其中碳原子布置成具有单原子厚度层的蜂窝状。优选地，具有呈蜂窝状的碳原子的碳材料是石墨和/或碳纳米管和/或富勒烯。

2、在该方法中特别有利的是，在注射成型工艺中制造线状和/或杆状和/或管状和/或工具成形的复合材料。由于该方法连续地实施，因此这能够实现。在此，线材尤其具有圆形横截面并且较长地成形。作为替代方案也可行的是，诸如椭圆形或方形等其他横截面。在此，管材尤其是其长度大于其直径的细长空心体。

3、在该方法中有利的是，由基体材料和石墨烯制造基体材料-石墨烯混合物。在此，所述方法和所使用的搅拌器构造用于制造具有随机均匀性的基体材料-石墨烯混合物。随机均匀性是指，在单位体积的基体材料-石墨烯混合物中找到石墨烯的概率对于所有的单位体积而言几乎相同。其优点是由其制成的复合材料也是均质的。因此，这有助于制造出高品质的复合材料。优选地，石墨烯在基体材料-石墨烯混合物中的重量占比小于10％、尤其小于5％、特别优选小于2％。

4、在该方法中特别有利的是，通过螺杆对该基体材料-石墨烯混合物进行压缩并将其输送至模具开口以用于复合材料的成型。使用螺杆进行压缩能够实现连续的过程引导。另外，使用螺杆进行压缩还有均匀压缩的优点。因此这同样有助于制造高品质的复合材料。在此，在该方法中有利的是，基体材料-石墨烯混合物在螺杆中被压缩后也已经被烧结，并且然后作为烧结的复合材料从模具开口离开，因为由此不需要额外的用于后续烧结的装置。在一种变体方案中，通过螺杆压缩的基体材料-石墨烯混合物通过模具开口成型，并且在从模具开口离开之后在螺杆外部才进行烧结。这种过程引导的优点是压缩和烧结在空间上分开，使得两个方法步骤能够得到优化并且在相应地预先确定的温度下进行。

5、在该方法中有利的是，基体材料-石墨烯混合物在螺杆中、尤其在螺杆的位于模具开口前面的区域中通过加热装置进行加热。该加热装置优选在螺杆的位于模具开口前面的最后三分之一内包围该螺杆。该方法尤其设计用于，根据通过布置在螺杆的区域中的温度传感器、通过调节装置如此调节加热装置，使得基体材料-石墨烯混合物加热到预先确定的温度上。这样做的优点是，使基体材料-石墨烯混合物精确地加热到用于烧结所需的温度上，其中，用于烧结所需的温度紧邻地处在基体材料的熔化温度以下。

6、在该方法中特别有利的是，烧结的复合材料通过冷却装置进行冷却。通过冷却装置进行冷却，使制造的复合材料的冷却加快，因而能够立即对制造的复合材料进行进一步加工。这有助于实现连续的工艺流程。在此有利的是，制造的线状和/或杆状和/或管状的复合材料在冷却之后卷绕到辊上。

7、此外在该方法中有利的是，基体材料是金属粉末和/或陶瓷粉末。在该方法中特别有利的是，基体材料是铝粉末和/或包括有铝的粉末。作为铝的替代方案或补充方案，在一种变体方案中，金属粉末是镁和/或钛和/或铜和/或它们的合金、例如黄铜和/或青铜，和/或它们的混合物。在另一种变体方案中，陶瓷粉末包括氧化物陶瓷、例如氧化铝或氧化铍，和/或非氧化物陶瓷、例如碳化硅和/或氮化硼和/或碳化硼，或由其构成。

8、本发明还涉及一种用于制造复合材料的装置，其中，该复合材料包括基体材料和石墨烯，其中，该装置构造用于通过注射成型工艺制造该复合材料。优选地，该装置包括螺杆和模具开口，其中，螺杆构造用于对基体材料-石墨烯混合物进行压缩并且将其以线状和/或杆状和/或管状复合材料的形式从模具开口挤压出；或对基体材料-石墨烯混合物进行压缩并且以线状和/或杆状和/或管状的未烧结的基体材料-石墨烯混合物的形式从模具开口挤压出并且然后将其烧结；或对基体材料-石墨烯混合物进行压缩，填充到注塑成型模具中并且在注塑成型模具中进行烧结。该装置尤其构造用于在注射成型工艺中对复合材料进行烧结并且/或者执行前面所述的方法。

9、本发明还涉及一种复合材料，该复合材料包括基体材料和石墨烯，其中，所述复合材料是注塑成型和/或挤出的复合材料，尤其是线状和/或杆状和/或管状的复合材料。该复合材料尤其通过前面所述的方法制造和/或通过前面所述的装置制造。优选地，该复合材料的基体材料是金属粉末、尤其是铝粉末，和/或陶瓷粉末和/或包括铝的粉末。

10、有关该方法所描述的优点相应地适用于用于制造复合材料的装置以及制造的复合材料本身。

11、其他的优点由下面参考附图对实施例进行的描述和从属权利要求得出。

技术特征：

1.一种用于制造复合材料(34)的方法，其中，所述复合材料(34)包括基体材料(12)和石墨烯(14)，

2.根据权利要求1所述的方法，

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

5.根据权利要求4所述的方法，

6.根据权利要求5所述的方法，

7.根据权利要求5所述的方法，

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

11.一种用于制造复合材料(34)的装置(10)，其中，所述复合材料(34)包括基体材料(12)和石墨烯(14)，

12.根据权利要求11所述的装置(10)，

13.根据权利要求11至12中任一项所述的装置(10)，

14.一种复合材料(34)，其包括基体材料(12)和石墨烯(14)，尤其通过根据权利要求1至10中任一项所述的方法制造，并且/或者借助于根据权利要求11至13中任一项所述的装置制造，

15.根据权利要求14所述的复合材料(34)，

技术总结本发明涉及一种用于制造复合材料(34)的方法，其中，复合材料(34)包括基体材料(12)和石墨烯(14)，其中，复合材料(34)通过注射成型工艺进行制造。本发明还涉及一种用于制造复合材料(34)的装置(10)，该复合材料包括基体材料(12)和石墨烯(14)；以及涉及复合材料(34)。技术研发人员：M·鲍斯,M·N·阿尔本尼受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26