[發明專利]磁化疏液型石墨烯基納米阻尼片的制備方法及其阻尼器

無效

• 申請號: 201310025100.5
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103073848A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 李惠;徐翔;石通潞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/04;C08G59/50;F16F9/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種磁化疏液型石墨烯基納米阻尼片的制備方法及其阻尼器。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料。由于其良好的透光性(只吸收2.3％的光)、傳熱性(導熱系數高達5300W/m·K)、導電性(常溫下其電子遷移率*超過15000cm2/V·s，電阻率只約10-6Ω·cm)，石墨烯可用于制備電極材料、納米復合材料、氣體及生物分子傳感器及熱傳導材料等。雖然絕大部分氣、液分子無法直接垂直穿過單層石墨烯，但某些較小的氣、液分子卻可以平行穿過石墨烯片層。因此如果能夠控制石墨烯表面的物、化性質及片層之間的距離，就有可能控制液體穿過石墨烯片層時所受到的界面張力及耗散的能量。

R.R.Nair等人發現了由于兩片石墨烯之間的超強界面張力，只有水分子才能通過由氧化石墨烯自組裝而成的片層結構。那么，如果能夠有效地控制石墨烯片層之間的距離，其他液體分子也可連續的通過石墨烯片層。

Dmitriy?A.Dikin等人報道了由氧化石墨烯自組裝而成的石墨烯紙的制備方法及材料特性。該石墨烯紙宏觀表現出來的柔韌性及剛度，是納米尺度的石墨烯有序的相互疊加作用的結果。

Sungjin?Park等人通過在氧化石墨烯溶液中添加聚丙烯胺，制作出了一種化學上相互疊嵌的石墨烯膜。此種石墨烯薄膜宏觀上體現出了優良的力學剛度和強度。

Paul?L.McEuen等人研究了單層石墨烯片的滲透情況。研究發現，大部分氣體分子，即便是氦氣分子，也不能垂直穿過單原子厚度的單片石墨烯結構。因此，本發明提出的液體在石墨烯復合材料中流動，只能是液體分子在石墨烯納米尺度片層間的空隙中流動。

N.R.Aluru等人采用分子動力學方法，從理論上研究了水分子通過多孔石墨烯膜的運動規律。研究發現，隨著石墨烯膜孔徑的逐漸增大，水分子在膜內空隙中的運動方式從單分子鏈變為分子流運動方式。

通過國內外學者的理論分析和實驗研究可知，流體在納米尺度范圍內運動規律的研究還僅僅出于起步發展階段，大部分研究主要針對于水分子在規則納米通道內的運動，而對于流體在表面復雜的納米孔道或其他類型的納米孔道內運動規律的研究和應用還非常匱乏。

本發明采用將表面磁化疏液化的石墨烯與雙酚A環氧樹脂在高溫高壓、定向磁場作用下形成納米片層復合材料，通過迫使液體在復合材料石墨烯納米片層間往復連續流動，成功制備出了一種新型納米流體阻尼材料。由于液體在石墨烯片層間的納米空隙中運動時，需要克服很強的固——液界面張力和液體分子間力，有效的耗散了外界輸入的機械能，而且材料質量輕，體積小，變形率大，具有很高的能量耗散密度。

發明內容

本發明提供一種由表面接枝十三氟辛基三甲氧基硅烷及四氧化三鐵納米顆粒的石墨烯與環氧樹脂在高溫高壓及定向磁場作用下復合而成的納米層阻尼片，及其與極性高表面張力液體配套組成的新型納米流體阻尼器。

本發明采用如下技術：

一種磁化疏液型石墨烯基納米阻尼片的制備方法，按如下步驟進行：

1)將Ag325目鱗片石墨粉、Bg硝酸鈉和C?mL質量濃度95％濃硫酸混合，在冰浴下攪拌30分鐘，攪拌過程中，將D?g高錳酸鉀緩慢加入到混合液中，并保持水溫低于20℃；然后混合液在室溫條件下攪拌12小時，液體最終變為亮黃色；加入E?mL蒸餾水至混合液中，并在98℃下攪拌24小時；接下來，將F?mL質量濃度為30％的雙氧水加入混合液中，攪拌2小時后用質量濃度為5％的鹽酸溶液洗3次，再用蒸餾水洗3次后真空干燥，制得氧化石墨烯；

其中固液比為A∶B∶C∶D∶E∶F＝5∶2.5∶120∶15∶150∶50；

2)將制備所得的氧化石墨烯與無水甲苯在混合均勻，迅速加入十三氟辛基基三甲氧基硅烷后磁力攪拌并90℃油浴加熱回流24小時，氧化石墨烯、無水甲苯和十三氟辛基基三甲氧基硅烷的固液比為1g∶100mL∶10mL，回流完畢后將溶液分別用甲苯和蒸餾水反復沖洗過濾3次后100℃真空干燥12小時；將疏液化的石墨烯與七水合硫酸亞鐵顆粒溶解于體積比為4∶1的蒸餾水與無水乙醇的混合液中，其中石墨烯∶七水合硫酸亞鐵顆?！谜麴s水與無水乙醇混合液的固液比為1g∶10g∶250mL，超聲處理30分鐘后，機械攪拌12小時，使溶液混合均勻；然后將混合液油浴回流至90℃，緩慢加入與七水合硫酸亞鐵摩爾比為2∶1的氫氧化鈉顆粒，90℃下機械攪拌6小時后真空干燥；