[發明專利]一種具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料

在審

• 申請號: 202011200115.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112477309A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 曾尤;孫新陽;王函;張建崗;馬超群;任文才;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;C08J5/04;C08J5/00;C08L63/00;C08L83/04;C08L61/06;C08K7/06;C08K3/04;C08K7/24
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料由碳纖維布層、石墨烯泡沫層、石墨烯三維連續網絡以及樹脂基體組成，其中水平方向上碳纖維布層與石墨烯泡沫層交替鋪層構成疊層復合材料主體，垂直方向上在碳纖維布層與石墨烯泡沫層的孔隙處原位生長石墨烯三維連續網絡，碳纖維布層、石墨烯泡沫層、石墨烯三維連續網絡的組合結構由樹脂基體充分浸潤，并最終通過成型工藝獲得疊層復合材料。

2.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料的厚度為0.1cm～10cm。

3.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料中所使用的碳纖維布層為正交布、單向布、斜紋布的一種或兩種以上組合，每層碳纖維布層的厚度為0.1～1mm，碳纖維直徑為1～10μm，碳纖維絲束的單絲數量為1K～48K，密度為1.5g/cm³～2.0g/cm³。

4.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料中所使用的石墨烯泡沫層是由化學氣相沉積法或化學涂層法制備的，密度為1mg/cm³～100mg/cm³，每層石墨烯泡沫層的厚度為0.1cm～1cm，孔隙率為70％～99％，石墨烯層數為1～10層，C/O原子比為10～70。

5.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料中石墨烯泡沫層分布于任意兩個相鄰的碳纖維布層的層間或疊層復合材料的外表面，碳纖維布層與石墨烯泡沫層的層數比例為(0.1～10):1。

6.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，石墨烯三維連續網絡采用石墨烯、氧化石墨烯中的一種或兩種組合而成，其中：石墨烯采用催化插層膨脹剝離法、石墨氧化還原法、化學氣相沉積法、外延生長法或機械剝離法制備獲得，層數為1～10層；氧化石墨烯由Hummer法或改進的Hummer法制備獲得，層數為1～10層。

7.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，垂直方向上石墨烯形成的三維連續網絡的制備方法采用水熱法、冰模板法、抽濾法、溶膠-凝膠法的一種或兩種以上組合。

8.按照權利要求7所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，使用水熱法時，石墨烯和/或氧化石墨烯的水溶液濃度為1mg/ml～10mg/ml，當原料為石墨烯和氧化石墨烯時，石墨烯和氧化石墨烯的質量比例為(1～10):10，將疊層復合材料主體置于所述水溶液中，反應溫度為80～200℃，反應時間為6～24h。

9.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，所使用的樹脂基體是在常溫下或高溫下具有較好流動性能的聚合物基體材料，采用環氧樹脂、酚醛樹脂、硅橡膠或聚乙烯。

10.按照權利要求1所述的具有石墨烯互穿網絡結構的疊層復合材料，其特征在于，疊層復合材料所使用的成型工藝為真空輔助樹脂傳遞模塑成型工藝、樹脂傳遞模塑成型工藝、樹脂高溫注入成型工藝或樹脂浸漬工藝。