[發(fā)明專利]一種柔性石墨烯膜的制備方法及其產(chǎn)品和用途

在審

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• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111170313A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴登國;汪印
• 申請（專利權(quán)）人: 科炭（廈門）新材料有限公司;廈門中科城環(huán)新能源有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;C01B32/198;H05K9/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供一種柔性石墨烯膜的制備方法及其產(chǎn)品和用途。所述柔性石墨烯膜的制備方法包括：將氧化石墨烯膜進行化學(xué)還原后，置于兩塊限域平板之間進行限域熱處理，得到所述柔性石墨烯膜。本發(fā)明所述柔性石墨烯膜的制備方法先進行化學(xué)還原而后進行限域熱處理，制備得到的石墨烯膜表面光滑平整，可控制在厚度方向為多孔結(jié)構(gòu)和/或致密結(jié)構(gòu)，厚度均勻，具有優(yōu)異的柔韌性和耐高溫性能，同時具備優(yōu)異的電磁屏蔽性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯材料和電磁屏蔽材料領(lǐng)域，具體涉及一種柔性石墨烯膜的制備方法及其產(chǎn)品和用途。

背景技術(shù)

二維平面結(jié)構(gòu)石墨烯具有超高的電導(dǎo)率、優(yōu)異的導(dǎo)熱和力學(xué)性能、超大的理論比表面積等不可比擬的性能，是理想的電磁屏蔽材料。將石墨烯納米片層組裝成二維宏觀石墨烯膜可最大限度展現(xiàn)石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能，從而在超薄的厚度下獲得優(yōu)異的電磁屏蔽效果。目前，化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯是大批量廉價制備石墨烯的主要方式，通過氧化石墨烯納米片層自組裝可制備氧化石墨烯膜，進而通過還原獲得石墨烯膜。

用于氧化石墨烯膜還原的方法主要有化學(xué)還原法和熱還原法。氫碘酸還原氧化石墨烯膜是目前最為廣泛應(yīng)用的方法，還原獲得的石墨烯膜具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和柔韌性，但氫碘酸還原形成的碘單質(zhì)極易被石墨烯膜吸附，造成后續(xù)清洗需要消耗大量的乙醇，且過程耗時，效果差。在氧化石墨烯膜厚度高于30微米情況下，氫碘酸還原的石墨烯膜表面會出現(xiàn)鼓泡，不平整。值得注意的是，氫碘酸還原的石墨烯膜無法耐受500℃的燃燒，會出現(xiàn)變形和表面褶皺，限制了其后續(xù)應(yīng)用。為了修復(fù)氧化石墨烯片層的缺陷，熱還原氧化石墨烯膜往往需要高達2000℃以上的高溫，極大增加了設(shè)備工藝難度和材料加工成本，能耗高，難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，且超高溫獲得的石墨烯膜往往變硬變脆，材料柔韌性差。此外，氧化石墨烯膜熱還原過程升溫速率很慢，需要耗費大量的時間。

隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，便攜式電子產(chǎn)品、柔性電子器件等朝著微型化、輕薄化、智能化、精密化方向發(fā)展，對電磁屏蔽材料除了滿足高效電磁屏蔽外，還提出了輕質(zhì)、薄層、柔性、耐溫等苛刻要求。現(xiàn)有工藝制備的石墨烯膜存在工藝復(fù)雜、柔性差、不耐高溫等問題。

CN110002438A公開了一種柔性多孔石墨烯膜及其制備方法和用途，該發(fā)明將氧化石墨烯膜置于兩塊平板之間進行熱還原或水合肼化學(xué)還原膨脹，得到柔性多孔石墨烯膜，從而使得制備得到的柔性多孔石墨烯膜在厚度方向上具有多孔結(jié)構(gòu)。然而，該多孔石墨烯膜還原程度較低，電導(dǎo)率低，耐高溫性能不足。

因此，本領(lǐng)域亟需開發(fā)一種高效簡便的柔性石墨烯膜的制備方法，制備得到的石墨烯膜可應(yīng)用于柔性電子器件、便攜式電子、可穿戴電子器件等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性石墨烯膜的制備方法及其產(chǎn)品和用途。本發(fā)明所述柔性石墨烯膜的制備方法先進行化學(xué)還原而后進行限域熱處理，制備得到的石墨烯膜表面光滑平整，可控制在厚度方向為多孔結(jié)構(gòu)和/或致密結(jié)構(gòu)，厚度均勻，具有優(yōu)異的柔韌性和耐高溫性能，同時具備優(yōu)異的電磁屏蔽性能。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種柔性石墨烯膜的制備方法，所述柔性石墨烯膜的制備方法包括：將氧化石墨烯膜進行化學(xué)還原后，置于兩塊限域平板之間進行限域熱處理，得到所述柔性石墨烯膜。所述兩塊限域平板可任意指定間距的。