[發明專利]一種高性能石墨烯膜的批量化制備方法、石墨烯膜及天線

在審

• 申請號: 201910494057.4
• 申請日: 2019-06-08
• 公開（公告）號: CN111055552A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王雅靜
• 申請（專利權）人: 王雅靜
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B27/36;B32B27/40;B32B27/06;B32B7/08;B32B33/00;B32B37/10;C01B32/184;H01Q1/36
• 代理公司: 中山市華朋弘遠知識產權代理事務所(普通合伙) 44531
• 代理人: 湯暢陽

本發明公開了一種高性能石墨烯膜的批量化制備方法。該方法包括以下步驟：先將氧化石墨濾餅分散于去離子水中，再加入堿性溶液調節酸堿度；依次對混合液進行攪拌、高壓物理解離破碎、脫泡、高溫還原；先將脫泡溶液涂布在基材上，形成氧化石墨烯薄膜，再對氧化石墨烯薄膜進行烘烤，獲得氧化石墨烯膜；先剝離氧化石墨烯膜并收卷，再分段裁切氧化石墨烯膜；間隔疊片，形成氧化石墨烯膜堆疊層，并真空烘烤初步還原氧化石墨烯膜堆疊層；炭化、石墨化處理初步還原后的氧化石墨烯膜，獲得石墨烯膜；壓合石墨化后的石墨烯膜，轉貼到高分子襯底上，形成卷材石墨烯膜。本發明可以提高涂布效率，連續化程度高，可以實現石墨烯膜的批量化制備。另外，本發明還提供一種石墨烯膜及天線。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域的一種石墨烯膜的制備方法，尤其涉及一種高性能石墨烯膜的批量化制備方法，還涉及該制備方法制備的高性能石墨烯膜及采用該高性能石墨烯制備的天線。

背景技術

石墨烯作為一種新興碳材料，由于其獨特的導電、導熱和物理機械性能，已被廣泛應用于開發高性能導熱材料和功能性填充材料。其中以石墨烯作為功能性填充材料制備的導電油墨已嘗試應用在射頻識別技術RFID領域，用于取代通過傳統刻蝕法制備的金屬薄膜RFID天線。然而，由于石墨烯填充型油墨較低的電導率，導致RFID天線性能減弱，未能普及。而在導熱散熱材料領域，以石墨烯為基礎制備的散熱薄膜由于復雜的制備工藝流程和較低性價比，導致這種優秀的散熱材料也未能大規模使用。

目前高性能石墨烯薄膜的制備方法有很多，但都未能實現大規模生產。已知目前最具前景的通過涂覆氧化石墨烯溶液，再經過干燥、高溫熱處理等實現石墨烯薄膜的制備方式，由于原材料氧化石墨烯溶液的可控制備難度大，工藝繁瑣造成的高耗能、低良品率都極大的限制了最終產品石墨烯薄膜的應用。因此，開發一種整合高效、穩定、低成本且環保的石墨烯薄膜材料的批量化可控制備技術，并最大限度的發揮石墨烯本身獨特的電磁和導熱性能，應用在電子工業領域十分必要。

發明內容

針對現有的技術問題，本發明提供一種高性能石墨烯膜的批量化制備方法及，解決了現有的石墨烯膜制備方法能耗大、成本高以及不易于實現批量化生產的問題。

本發明采用以下技術方案實現：一種高性能石墨烯膜的批量化制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：步驟1、先將固含量為40-50％的氧化石墨濾餅塊體稀釋分散于去離子水中，再加入堿性溶液，形成pH為6-8.5的混合液；步驟2、依次對所述混合液進行分散、超高壓均質處理以及脫泡處理，從而獲得超高固含量的氧化石墨烯顆粒均勻分布的氧化石墨烯脫泡溶液；步驟3、將所屬均質脫泡后的氧化石墨烯溶液涂覆、烘干、收卷、分段裁切后將得到的多個氧化石墨烯片層疊放，其中相鄰的兩個氧化石墨烯片層之間間隔設置有石墨紙，放入真空烤箱中進一步烘烤除水作初步還原預處理；步驟4、真空碳化熱處理初步還原后的氧化石墨烯膜用于去除其剩余含氧官能團，之后在惰性環境下進行超高溫石墨化處理，得到石墨烯膜；步驟5、壓合石墨化后的所述石墨烯膜，并將壓合后的所述石墨烯膜轉貼到基材上，最終得到高性能石墨烯膜。

作為上述方案的進一步改進，在所述步驟1中，所述氧化石墨濾餅塊體中氧化石墨的粒徑為80-150μm，所述混合液中氧化石墨的固含量為4-7wt％。

作為上述方案的進一步改進，在所述步驟2中，通過高速分散機對所述混合液進行預分散，分散后的所述混合液的粘度為200000-500000cps；其中，所述高速分散機分散速度為1000-10000rmp。

作為上述方案的進一步改進，在所述步驟2中，將所述混合液輸送到超高壓均質機中進行高壓物理解離破碎得到氧化石墨烯溶液，通過超高壓均質后，所述氧化石墨烯溶液的粘度降為20000-70000cps，且溶液所含氧化石墨烯片層不大于10μm；其中，所述超高壓均質機的工作壓強為700-5500psi，溫度為15-25℃。