[發明專利]一種可拉伸石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極的制備方法

在審

• 申請號: 201811289053.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109354009A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 成鑫;劉益倫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;H01B13/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種可拉伸石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極的制備方法；本發明將氧化石墨烯和二甲基甲酰胺配成1?3mg/ml的溶液后與乙二胺按照一定比例混合，還原后得到石墨烯，攪拌均勻溶解在乙醇溶液中；通過真空抽濾制備石墨烯膜，待濾膜上沒有自由水時立即撤離真空裝置，緊接著將石墨烯膜置于冷凍中干燥一定時間，將石墨烯膜從完整的濾膜上剝離下來；將硅橡膠按照一定比例混合均勻后倒入模具并將表面刮平，然后將石墨烯膜平鋪在硅膠層上，硅膠固化后使用導電銀漿將細銅線固定在石墨烯膜兩端，再將同等厚度的硅膠鋪在石墨烯膜表面，待其固化后整體從模具中取出；本發明制備的石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極材料柔性高、可彎曲，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及石墨烯技術領域，尤其是涉及一種可拉伸石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極的制備方法。

背景技術

石墨烯是碳原子以強共價鍵-π鍵連接，這種連接作用既具有彈性又具有韌性，具有優異的力學性能和導電性，在力學、電學和生物學等方面具有較大的潛力。石墨烯因其高比表面積和高導電性引起廣大科研人員的廣泛研究。與傳統的電子器件相比較，柔性電子器件具有優異的靈活性、人體相容性和環境適應性，在柔性儲能器件、傳感器、植入式醫學裝置和可穿戴設備等領域都有著廣泛的應用前景。過去十年，研究者們在柔性電子器件的設計、制備和應用方面做了大量的研究和探索。以碳納米管、石墨烯為代表的碳薄膜材料具有優異的力學、電學、物理、化學性質，是柔性電子器件的理想材料。然而，前人得到的碳薄膜/高分子材料復合結構的拉伸能力有限，遠小于實際應用中的變形。

發明內容

本發明的目的主要在于針對上述存在問題，提供一種可拉伸石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極的制備方法，制備一種低成本，高柔韌性，可拉伸的石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極材料。

為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

一種石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極的制備方法，其特征在于；包括以下步驟：

1)氧化石墨烯還原

將氧化石墨烯通過磁力攪拌溶解于二甲基酰胺DMF中，制備濃度為1-3mg/ml的氧化石墨烯/DMF溶液；取適量的氧化石墨烯/DMF溶液與乙二胺按照體積比例為(1-5)：1混合均勻后，置于80℃水浴中回流條件下反應，還原氧化石墨烯制備石墨烯溶液；使用去離子水反復清洗制備的石墨烯溶液直至濾液為中性，最后將石墨烯冷凍干燥制備石墨烯固體。

2)石墨烯膜制備

將制備的石墨烯攪拌溶解在乙醇溶液中得到0.5-5mg/ml的石墨烯溶液；石墨烯膜通過濾膜真空抽濾適量的上述石墨烯溶液來制備，當濾紙上沒有自由水時立即撤離真空裝置；然后將附有石墨烯的濾膜放入低溫的冷凍干燥機中干燥，最后將石墨烯膜從濾紙上剝離下來。

3)硅橡膠制備

將型號為Ecoflex^TM00-30的硅橡膠A膠和B膠按照1：1的質量比混合后攪拌均勻，使用真空抽濾裝置將其中的氣泡抽出。

4)石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極制備

制備的硅橡膠倒入深度為1-3mm的模具后，將表面刮平整；將制備的石墨烯平鋪在硅橡膠上，待其固化后使用導電銀漿將銅線固定到石墨烯膜兩端；將制備的硅膠再次倒在石墨烯膜表面并刮平整，待其固化后取出石墨烯膜/硅橡膠夾芯結構電極材料。

步驟1)中所述的氧化石墨烯是由Hummers法、機械剝離或者電化學剝離制備而得。

步驟1)中所述的回流條件下反應時間為8h-48h。

步驟2)中所述的乙醇溶液中無水乙醇的體積含量為10％-60％。

步驟2)中所述的濾膜的孔徑為0.22μm。