[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)電石墨烯材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810262343.3
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108461216A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王勇;夏英
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州牛麥田新材料科技有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高導(dǎo)電石墨烯材料的制備方法，原料為：石墨、納米氧化鋁、活性氧化鎂、羧甲基纖維素、炭黑、一水硫酸錳、陶瓷纖維、硅烷偶聯(lián)劑、碳酸鈉、丙三醇、硬脂酸、TOTM、OPE、碳酸鈣和聚乙烯蠟，混合均勻、塑化造粒后煅燒即得；原料來源廣泛，吸水性小0.001?0.005%，成本低廉，邵氏硬度110?130；各個組分之間具有協(xié)同作用，斷裂伸長率高達(dá)500?600%，拉伸強度90?210MPa；壓縮永久變形性好，能量密度高，導(dǎo)電性好，印刷電極性好，可循環(huán)使用；重現(xiàn)性好，高效節(jié)能，可以精確制備，各個組分之間產(chǎn)生協(xié)同作用，缺口沖擊強度35?75J/m，使用方便，導(dǎo)熱性好，工藝簡單，可以廣泛使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯材料，尤其涉及一種高導(dǎo)電石墨烯材料的制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯的化學(xué)性質(zhì)與石墨類似，石墨烯可以吸附并脫附各種原子和分子。當(dāng)這些原子或分子作為給體或受體時可以改變石墨烯載流子的濃度，而石墨烯本身卻可以保持很好的導(dǎo)電性。但當(dāng)吸附其他物質(zhì)時，如H+和OH-時，會產(chǎn)生一些衍生物，使石墨烯的導(dǎo)電性變差，但并沒有產(chǎn)生新的化合物。因此，可以利用石墨來推測石墨烯的性質(zhì)。例如石墨烷的生成就是在二維石墨烯的基礎(chǔ)上，每個碳原子多加上一個氫原子，從而使石墨烯中sp2碳原子變成sp3雜化。可以在實驗室中通過化學(xué)改性的石墨制備的石墨烯的可溶性片段。

石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm²/（V·s），這一數(shù)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(zhì)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(dá)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(shù)量子霍爾效應(yīng)可以通過電場作用改變化學(xué)勢而被觀察到，而科學(xué)家在室溫條件下就觀察到了石墨烯的這種量子霍爾效應(yīng)。石墨烯中的載流子遵循一種特殊的量子隧道效應(yīng)，在碰到雜質(zhì)時不會產(chǎn)生背散射，這是石墨烯局域超強導(dǎo)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(zhì)量，他們的速度是和動能沒有關(guān)系的常數(shù)。

石墨烯可以做成化學(xué)傳感器，這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的，根據(jù)部分學(xué)者的研究可知，石墨烯化學(xué)探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

石墨烯是一種零距離半導(dǎo)體，因為它的傳導(dǎo)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(qū)分為兩組等效的三份。相比之下，傳統(tǒng)半導(dǎo)體的主要點通常為Γ，動量為零。

石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，是目前為止導(dǎo)熱系數(shù)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(dāng)它作為載體時，導(dǎo)熱系數(shù)也可達(dá)600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導(dǎo)率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導(dǎo)率的下限下移。

石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，在較寬波長范圍內(nèi)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(nèi)，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(yōu)異的光學(xué)特性，且其光學(xué)特性隨石墨烯厚度的改變而發(fā)生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結(jié)構(gòu)。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應(yīng)晶體管施加電壓，石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調(diào)整。施加磁場，石墨烯納米帶的光學(xué)響應(yīng)可調(diào)諧至太赫茲范圍。