[發明專利]一種耐熱石墨烯材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810237901.0
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108641340A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 王勇;夏英
• 申請（專利權）人: 蘇州牛麥田新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L83/05;C08L27/18;C08L23/12;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/26;C08K5/098;C08K3/04;C08G18/54;C08G18/76
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一種耐熱石墨烯材料的制備方法，原料為：石墨、酚醛樹脂、丙硫醇、硫化異丁烯、含氫硅油、聚四氟乙烯、輕質碳酸鈣、氧化鋅、納米二氧化鈦、丙三醇、PP、硬脂酸鋇、SMA、MDI和抗氧劑，混合均勻、造粒后固化即得；原料來源廣泛，耐熱耐高溫，成本低廉，邵氏硬度100?150；各個組分之間具有協同作用，斷裂伸長率高達600?800%，拉伸強度200?400MPa；壓縮永久變形性好，能量密度高，導電性好，維卡軟化點150?170℃；高效節能，可以精確制備，各個組分之間產生協同作用，懸臂梁沖擊強度160?180J/m，使用方便，導熱性好，工藝簡單，可以廣泛使用。

技術領域

本發明涉及石墨烯材料，尤其涉及一種耐熱石墨烯材料的制備方法。

背景技術

石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強。

石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm²/（V·s），這一數值超過了硅材料的10倍，是目前已知載流子遷移率最高的物質銻化銦（InSb）的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下，石墨烯的載流子遷移率甚至可高達250000cm²/（V·s）。與很多材料不一樣，石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小，50~500K之間的任何溫度下，單層石墨烯的電子遷移率都在15000cm²/（V·s）左右。

另外，石墨烯中電子載體和空穴載流子的半整數量子霍爾效應可以通過電場作用改變化學勢而被觀察到，而科學家在室溫條件下就觀察到了石墨烯的這種量子霍爾效應。石墨烯中的載流子遵循一種特殊的量子隧道效應，在碰到雜質時不會產生背散射，這是石墨烯局域超強導電性以及很高的載流子遷移率的原因。石墨烯中的電子和光子均沒有靜止質量，他們的速度是和動能沒有關系的常數。

石墨烯是一種零距離半導體，因為它的傳導和價帶在狄拉克點相遇。在狄拉克點的六個位置動量空間的邊緣布里淵區分為兩組等效的三份。相比之下，傳統半導體的主要點通常為Γ，動量為零。

石墨烯可以用來制作晶體管，由于石墨烯結構的高度穩定性，這種晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩定性；石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點，又使得由它制成的晶體管可以達到極高的工作頻率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的工作頻率提高到了100GHz，超過同等尺度的硅晶體管。

石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是目前為止導熱系數最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。當它作為載體時，導熱系數也可達600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。

石墨烯具有非常良好的光學特性，在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內，厚度每增加一層，吸收率增加2.3%。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性，且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓，石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調整。施加磁場，石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。