[發(fā)明專利]一種柔性石墨烯膜及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110775966B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳敏;黃大勇;黃勇
• 申請（專利權(quán)）人: 秦皇島中科瀚祺科技有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;C01B32/184;H05K7/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張敏

本發(fā)明提供了一種柔性石墨烯膜及其應(yīng)用，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。所述柔性石墨烯膜為三維立體石墨烯經(jīng)過模壓或者輥壓壓制而成。本發(fā)明的石墨烯膜通過將三維立體石墨烯進行模壓或者輥壓處理得到，由于三維立體石墨烯片層較大，且富含大量孔洞，經(jīng)過模壓或者輥壓之后，孔洞坍塌，形成了大量褶皺結(jié)構(gòu)，這些大量的褶皺結(jié)構(gòu)為石墨烯膜提供了柔性；而且，三維立體石墨烯經(jīng)模壓或者輥壓之后，孔洞變成了褶皺，同時孔洞內(nèi)的空氣被擠趕出來，石墨烯片層與片層之間相互接觸，從而使得石墨烯膜具有較高的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能。實施例的數(shù)據(jù)表明：本發(fā)明所得柔性石墨烯膜的熱導(dǎo)率為1400～1500W/m·k，電導(dǎo)率為(1.35～1.5)×10⁵S/m。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性石墨烯膜及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，電子設(shè)備朝著多元化方向發(fā)展，電子設(shè)備為人們呈現(xiàn)出了越來越多的功能，但是，隨之而來的就是電子設(shè)備的散熱問題。我們知道，目前應(yīng)用最為廣泛的手機，筆記本電腦，其散熱元件一般都是金屬板，金屬板的散熱效果較好，但是其重量較大，在一些大型電子設(shè)備中應(yīng)用不便，所以發(fā)展一種質(zhì)輕、散熱效果好的散熱膜已然成為了電子設(shè)備發(fā)展中不可或缺的一類技術(shù)。

石墨烯是一種由單層碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景。更為重要的是，石墨烯具有十分優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，通過合適的工藝將其制備成為散熱薄膜，不僅可以加速石墨烯的應(yīng)用，同時也會促進電子設(shè)備朝著更加多元化方向發(fā)展。

目前，石墨烯薄膜一般為還原氧化石墨烯薄膜和氣相沉積石墨烯薄膜：還原氧化石墨烯薄膜首先使用Hummers方法制備氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯經(jīng)過超聲處理，得到氧化石墨烯分散液，將分散液進行抽濾，可以得到柔韌性、強度都較高的薄膜，再將此薄膜進行高溫還原或者還原劑還原即可得到石墨烯薄膜，但是經(jīng)過還原的石墨烯薄膜的柔韌性及強度均有大幅度下降，而且石墨烯理論電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率均呈現(xiàn)幾個數(shù)量級的下降。氣相沉積石墨烯薄膜是將含有碳原子的氣體經(jīng)過極高溫度處理，使其發(fā)生裂解，碳原子在基底上沉積并發(fā)生重排，最終形成石墨烯薄膜。該方法制備的石墨烯薄膜導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性均較高，但是其制備成本過高，且石墨烯薄膜從基底上分離也是一個技術(shù)難題，且剝離得到的石墨烯薄膜柔性很難控制。

因此，開發(fā)一種導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率高、且制備方法簡單的石墨烯薄膜尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性石墨烯膜及其應(yīng)用。本發(fā)明的石墨烯散熱膜具有優(yōu)異的柔性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，且其是通過模壓或者輥壓得到，避免了石墨烯從基底上剝離，方法簡單。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種柔性石墨烯膜，所述柔性石墨烯膜為三維立體石墨烯經(jīng)過模壓或者輥壓壓制而成；所述三維立體石墨烯為長度為5～20mm、直徑為0.1～1mm的纖維；所述三維立體石墨烯的片層厚度為5～50nm；所述三維立體石墨烯的電導(dǎo)率為1000～1500S/m，熱導(dǎo)率為200～300W/m·k；所述柔性石墨烯膜的厚度為20～200μm，所述柔性石墨烯膜的電導(dǎo)率為1000～1500S/m，熱導(dǎo)率為1200～1500W/m·k。

優(yōu)選地，所述模壓的壓強為10～100MPa。

優(yōu)選地，所述輥壓的壓強為1～100MPa。

優(yōu)選地，所述三維立體石墨烯由包括以下步驟的方法制備得到：

將石墨與插層劑混合，進行插層反應(yīng)，得到插層石墨；所述插層劑為氧化劑和酸的混合物；

將所述插層石墨微波膨脹，得到膨脹石墨；

將所述膨脹石墨與發(fā)泡劑混合，進行吸附反應(yīng)，得到發(fā)泡劑/膨脹石墨；