[發明專利]一種石墨烯復合氧化硅及其制備方法

在審

• 申請號: 201811637026.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109665825A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 方崇卿;謝東星;邱淑璇
• 申請（專利權）人: 廈門凱納石墨烯技術股份有限公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64
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本發明涉及一種石墨烯復合氧化硅及其制備方法，包括以下步驟：將石墨烯粉體、無定形高純氧化硅粉體混合后，選用尼龍球罐和氮化硅磨球，選用氮甲基吡咯烷酮為助磨劑濕磨，置于行星球磨中球磨；球磨后所得混合漿料置于旋轉蒸發儀蒸發得到復合粉體；將復合粉體煅燒得到致密的石墨烯復合氧化硅陶瓷材料，打磨、制樣獲得最終產品。本發明制備的石墨烯復合氧化硅陶瓷材料，工藝簡單，充分利用石墨烯獨特的二維結構使其具有優異電學性能和力學性能，是一種新型的極具潛力的吸波介質材料和增強材料。本發明同時解決了傳統的吸波材料中要求的質量輕，厚度薄等一系列難以解決的問題。本發明的制備方法具有工藝流程簡單、生產成本低、環境友好、生產連續化等優點，具備工業化生產的可能性。

技術領域

本發明屬無機非金屬復合吸波材料及其制備、應用領域，特別是涉及一種石墨烯復合氧化硅及其制備方法。

背景技術

近年來，越來越多的領域存在復雜的電磁環境，產生的電磁干擾(EMI)影響著通訊、電子系統甚至人類的健康。在軍事領域上，制導技術和現代戰爭探測對隱形技術要求也越來越高，各國的國防科技部門都斥巨資研究隱形技術。現代社會各個領域都有著對電磁干擾進行減弱、吸收的應用需求，而吸波材料是該應用中最關鍵的材料。各種吸波材料能夠吸收、衰減電磁波能量，并將其電磁能轉換為熱能耗散掉或因干涉消失。電磁屏蔽和吸波材料的研究，目前主要有鐵氧體吸波材料、磁性金屬微粉、導電高聚物、碳石墨吸波材料、碳化硅吸波材料等。近年來，對吸波材料不僅要求其具有較高的吸收性能，更提出了厚度薄、質量輕、吸波頻譜寬、材料強度高的新要求，而傳統的材料很難同時滿足這些要求。因此，研制輕質高效的電磁波吸收材料就顯得十分重要。

氧化硅(SiO₂)復合材料是近幾十年發展起來的一種多功能復合材料，由于具有高強度、耐高溫、抗熱震及優良的電氣絕緣和透電磁波性能，常作為透波材料廣泛用于航空航天等領域。然而，其機械強度低且脆性大，對應力集中和微裂紋非常敏感，斷裂應變低，從而限制了它在很多領域中的應用。根據復合材料原理，Wang L，Zhang Y F分別以石英為基體，采用顆粒、晶須、纖維或碳納米管等來增韌以改進其力學性能，取得了良好的效果。但以上論文資料所描述的工藝中，常常因分散不均勻導致強韌化作用并未得到充分發揮，且填充的含量也受很大限制，因此從吸波頻譜寬、厚度薄、質量輕甚至能加入后復合材料強度大幅增強的新要求上，并沒有達到預期理想效果，因此仍然受到了一定的應用限制。

石墨烯是世上最薄最堅硬的納米材料，單層石墨烯厚度僅為0.34nm且幾乎透明，導熱系數高達5300W/(m·K)，室溫下電子遷移率超過15000cm²/(V·s)，比表面積達2965m²/g，拉伸強度約130GPa，彈性模量為1Tpa。將石墨烯均勻與氧化硅等原料混合，使得石墨烯復合氧化硅陶瓷材料的導電率獲得極大的提高，同時獲得了機械強度、斷裂韌性、吸波特性和寬頻衰減特性等眾多優勢。

本發明制備的石墨烯復合氧化硅陶瓷材料，工藝簡單，充分利用石墨烯獨特的二維結構使其具有優異電學性能和力學性能，是一種新型的極具潛力的吸波介質材料和增強材料。本發明同時解決了傳統的吸波材料中要求的質量輕，厚度薄等一系列難以解決的問題。本發明的制備方法具有工藝流程簡單、生產成本低、環境友好、生產連續化等優點，具備工業化生產的可能性。

發明內容

本發明要解決的技術問題就是針對上述現有技術的不足而提供一種石墨烯復合氧化硅及其制備方法，其工藝過程簡單，可工業化量產，高效環保。

為了解決以上技術問題，本發明的解決方案是：

一種石墨烯復合氧化硅材料(以下所稱份數都是按重量計)包括石墨烯粉體為0.05-6份，無定形高純氧化硅粉體為94-99.5份，粘結劑為10-25份。

所述石墨烯粉體為機械法制備的石墨烯。

所述石墨烯粉體片層為1-5層。