[發明專利]石墨烯增強的材料和制造方法

在審

• 申請號: 201580025675.4
• 申請日: 2015-03-13
• 公開（公告）號: CN107074551A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: I.V.弗拉西歐克;I.N.伊娃諾夫;P.G.達茨科斯
• 申請（專利權）人: UT-巴特勒有限公司
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186;C01B32/194;C23C16/26;B82B3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 段菊蘭,李炳愛

1.一種形成石墨烯卷的方法，所述方法包括：

將催化劑基質插入化學氣相沉積室中；

在所述化學氣相沉積室內將所述催化劑基質在氫氣中退火；和

使經退火的催化劑基質暴露于包括烴的反應氣體混合物；

在使所述經退火的催化劑基質暴露于所述反應氣體混合物之后，由所述反應氣體混合物合成石墨烯；

使所述經退火的催化劑基質與合成的石墨烯分離；和

將所述合成的石墨烯固結成具有螺旋橫截面的圓柱形多壁卷。

2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括在固結成多壁卷之前使聚合物膜結合至所述合成的石墨烯。

3.根據權利要求2所述的方法，其進一步包括對所述聚合物膜進行熱處理，以使所述聚合物膜碳化。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述烴選自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙炔、苯、甲苯及其組合。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述催化劑基質包括銅金屬。

6.根據權利要求1所述的方法，其中將所述催化劑基質退火包括將所述催化劑基質逐漸加熱至約1000oC。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述反應氣體混合物包括選自稀有氣體和氮氣的緩沖氣體。

8.一種合成石墨烯制品的方法，所述方法包括：

使金屬基質通過在大氣壓下的加熱的化學氣相沉積室；

將烴作為碳源引入，以在所述金屬基質上形成包括結晶六邊形晶粒的至少單層的大面積石墨烯；

在與所述金屬基質相對的所述石墨烯的表面上形成熱塑性膜；和

使所述金屬基質與所述石墨烯分離以獲得復合石墨烯制品。

9.根據權利要求8所述的方法，其進一步包括對聚合物膜進行熱處理，以使所述聚合物膜碳化。

10.根據權利要求8所述的方法，其中所述熱塑性膜包括聚甲基丙烯酸甲酯。

11.根據權利要求8所述的方法，其中將所述熱塑性膜旋涂、旋涂或深層涂布到與所述金屬基質相對的所述石墨烯的表面上。

12.根據權利要求8所述的方法，其進一步將所述復合石墨烯制品卷成具有螺旋橫截面的圓柱形多壁卷。

13.根據權利要求8所述的方法，其進一步包括從所述化學氣相沉積室中連續取出所述金屬基質。

14.一種石墨烯增強的制品，其包含：

具有與第二主表面相對的第一主表面的片材料；和

接合至所述片材料的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一個的石墨烯層，其中將所述石墨烯層和所述片材料卷起以形成具有螺旋橫截面的多壁圓柱形卷，所述圓柱形卷具有大于1 GPa的屈服抗拉強度。

15.權利要求14所述的石墨烯增強的制品，其中所述片材料包括選自木質素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的聚合物。

16.權利要求15所述的石墨烯增強的制品，其中所述聚合物被碳化。

17.權利要求14所述的石墨烯增強的制品，其中所述石墨烯層為多層石墨烯。

18.權利要求14所述的石墨烯增強的制品，其進一步包括接合至與所述片材料相對的所述石墨烯層的表面的金屬基質。

19.權利要求18所述的石墨烯增強的制品，其中所述金屬基質包括銅、鎳、鐵、鈷、鉑、金、鈦、鋁和鋼中的至少一種。

20.權利要求14所述的石墨烯增強的制品，其中所述石墨烯增強的制品基本上不含金屬基質。