[發明專利]具有仿生結構的石墨烯-纖維素納米晶復合導熱薄膜及其制備有效

申請號：	201711383718.3	申請日：	2017-12-20
公開（公告）號：	CN108329495B	公開（公告）日：	2020-08-25
發明（設計）人：	朱申敏;孟鑫;潘輝;路濤;欒瑞英;李堯;陳彥儒	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	C08J7/00	分類號：	C08J7/00;C08J5/18;C08L1/02;C08K3/04
代理公司：	上海科盛知識產權代理有限公司 31225	代理人：	劉燕武
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	具有仿生結構石墨纖維素納米復合導熱薄膜及其制備
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【說明書】：

本發明涉及一種具有仿生結構的石墨烯?纖維素納米晶導熱薄膜及其制備，復合薄膜具有仿貝殼狀的“磚塊?泥漿”層狀結構，其制備方法包括以下步驟：(1)取一定比例的GO溶液和CNC溶液，混合，攪拌，涂膜，烘干；(2)將步驟(1)得到的薄膜在高溫下退火還原，即可得到目的產物石墨烯復合導熱薄膜。與現有技術相比，本發明利用自組裝的方法將CNC嵌入石墨烯層間，構筑了石墨烯層狀仿貝殼結構，從而提升石墨烯薄膜的導熱導電性能。

技術領域

本發明涉及一種薄膜材料制備領域，尤其是涉及一種具有仿生結構的石墨烯-纖維素納米晶復合導熱薄膜及其制備方法。

背景技術

現代航空航天和電子計算機等產業的飛速發展，對集成芯片的性能提出了越來越嚴苛的要求。芯片的散熱性能已成為制約電子器件工作效率的重要因素，因此，高導熱材料已成為目前電子工業研究的熱點。相比現今常用的金屬等散熱材料，碳材料具有導熱系數高(例如石墨2000W/mK，金剛石2300W/mK，碳納米管3500W/mK)，密度輕、熱膨脹系數低等諸多優點，可替代傳統散熱材料，滿足電子器件集功能化、微型化和輕薄化與一體的要求。

在諸多碳材料中，石墨烯因其特殊的結構和出色的性能受到廣泛關注。石墨烯是一種sp²雜化碳原子形成的單層二維平面碳材料，具有超高載流子遷移率、高強度、高比表面積等諸多優良性能。實驗測得的單層石墨烯導熱系數可達5300W/mK，遠高于其他常用導熱材料。以石墨烯為原料制備導熱薄膜，有望大幅度提升電子器件的散熱性能。

目前已有多項專利報道了石墨烯膜在導熱領域的應用，如中國專利CN104229783B，CN105523547B，CN105731435B等。但目前報道的純石墨烯薄膜仍存在面間導熱低、力學性能差等諸多缺點。因此，有必要引入新的碳納米增強相對石墨烯薄膜導熱、導電和力學性能實現進一步提升。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有仿生結構的石墨烯-纖維素納米晶復合導熱導電薄膜及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的目的之一在于提出一種具有仿生結構的石墨烯-纖維素納米晶導熱薄膜，該薄膜通過石墨烯片層和CNC構筑了類似貝殼的“磚塊-泥漿”結構。石墨烯片層充當結構中的基體“磚塊”，CNC均勻分散在堆疊的石墨烯片層之間，充當結構中的連接劑“泥漿”。

本發明的目的之二在于提出一種具有仿生結構的石墨烯-纖維素納米晶導熱薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)：將GO溶液和CNC溶液混合，攪拌，蒸發制膜，烘干；

(2)：將步驟(1)得到的薄膜在高溫下退火還原，即可得到目的產物石墨烯-纖維素納米晶復合導熱薄膜。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中：以膨脹石墨為原料，利用改良Hummers法制備GO水分散液(具體工藝見文獻Advanced Materials,2013.25(26):3583-3587.)。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中：利用酸水解的方法從植物原料中提取CNC溶液。更優選的，酸水解方法中所用的酸為硫酸，其步驟具體為：

取植物原料加入質量比1:1的濃硫酸和去離子水的混合溶液中，在65℃下水解1.5h，再加去離子水稀釋，靜置，離心，透析，超聲，即得到CNC溶液。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中：所述的植物原料為棉或麻。