[發明專利]一種智能節能氧化石墨烯復合紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201110323627.7
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102505574A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張忠平;張淑東;王振洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: D21H27/26
• 分類號: D21H27/26;B32B9/04;C09K5/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明涉及一種納米材料的制備方法，具體地說是一種智能節能氧化石墨烯復合紙及其制備方法。

二、背景技術

能源和環境是21世紀人類面臨的最富有挑戰性的兩大問題。在世界各國制定的能源發展戰略部署中，開發可再生的新能源和合理利用現有的不可再生能源占有同樣的地位。而節省現有的不可再生能源是合理利用能源最受人們關注的核心，節能的水平是衡量一個國家科學技術、工業水平先進程度的重要標志。

高效利用熱能是節能降耗中關鍵問題之一。這是因為熱能是一直能源利用中最廣泛的使用形式，在各種能源的利用中，85-90％都是通過轉換成熱能來滿足人們的需求。而熱能的浪費、低效率的使用一直是世界各國亟待解決的難題之一。2002年，美國統計數字顯示，該國各種能源的利用效率只有42％，在58％的能源浪費中，大部分是以熱的形式無意義地被耗散了。

節能領域，智能節能是當前發展的主流方向。所謂智能節能，是指對外界環境進行感知，通過自我的調節，可控地吸收外界能量和釋放自身能量，達到高效率、合理地利用能量、降低能耗的目的。其核心材料稱為智能節能材料。這種可調節的智能材料是當今節能領域人們追求的目標，以智能節能材料為基礎，發展的智能節能技術是該領域研究的前沿。利用材料和自然環境密切相關的光、熱機敏特性，來構筑智能節能體系，是建筑節能領域的主流發展方向，也是實現汽車和航空航天飛機等其他領域廂體內溫度調控的重要選擇和研究目標之一。

利用物質在相變過程中吸能和釋能的特點，實現能量的儲存和利用是近年來在能源、材料、航空航天、紡織、電力、醫學儀器、建筑等眾多領域活躍的方向之一。相變儲能具有儲能密度高、儲能溫度容易控制和選擇范圍廣等優點，目前在一些領域已經進入實用化和商品化階段。相變儲能材料種類很多。在建筑等領域嘗試采用相變儲能材料降低建筑能耗已經有較長的歷史。但本身易泄漏、封裝要求高、易老化等缺點，限制了其在電子器件散熱領域的應用。另一方面，低熱導率是限制有機相變儲熱材料大規模推廣應用的另外一個技術瓶頸問題。因此結合兩種相變的優點，人們發展了定形相變材料，在一定程度上改善了相變儲熱材料的性能，但傳統的定形相變材料在實際應用中依舊存在封裝等方面的問題，無法從根本上改變上述兩種體系的缺點。

氧化石墨烯，是由石墨化學氧化后，經超聲剝離得到的一種新型碳納米材料，由于其具有優良的電子、機械性能以及輕質高強度的特性而越來越受到人們的親睞，被廣泛應用于材料科學領域。氧化石墨烯由于在石墨烯大共軛表面上引入了羥基、羧基和環氧基等含氧基團，從而易與H₂O等氫鍵作用形成微納米厚度的石墨烯紙。Dikin?D.A.等人在2007年的《Nature》上報道了氧化石墨烯紙的制備與表征，另外，Zhu?Y.W.等人在2009年的《Appl.Phys.Lett.》也報道了透明氧化石墨烯薄膜的制備。因此，利用氧化石墨烯易制成紙的特點，Putz?K.W.等人在2010年的《Adv.Funct.Mater.》報道合成了高強度的氧化石墨烯/聚合物薄膜材料。所以，利用氧化石墨烯易制成紙的特點為制備定形相變材料提供了可能，同時制備一種具有智能節能氧化石墨烯紙為熱能的高效利用提供很好的材料體系。

三、發明內容

本發明的目的是為了克服有機相變材料的易泄漏、封裝要求高、易老化、低熱導等缺點，旨在提供一種定形相變的智能節能氧化石墨烯復合紙及其制備方法，從而獲得不同相變溫度的智能節能氧化石墨烯復合紙材料。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明智能節能氧化石墨烯復合紙的特點在于：所述智能節能氧化石墨烯復合紙是由氧化石墨烯和有機相變材料通過層層自組裝得到的，其中有機相變材料的添加量為所述智能節能氧化石墨烯復合紙質量的1-85％，余量為氧化石墨烯；

所述有機相變材料為脂肪醇和脂肪酸等。

本發明智能節能氧化石墨烯復合紙的特點也在于：所述脂肪醇選自聚乙二醇或正十四醇。

本發明智能節能氧化石墨烯復合紙的特點也在于：所述聚乙二醇為PEG400、PEG600、PEG2000或PEG20000。

本發明智能節能氧化石墨烯復合紙的特點也在于：所述脂肪酸選自硬脂酸、月桂酸或棕櫚酸。

本發明智能節能氧化石墨烯復合紙的制備方法的特點在于包括以下步驟：

a、氧化石墨的制備