[發明專利]一種激光誘導包覆石墨烯的導電型玻纖網制備方法和裝置

有效

• 申請號: 202011283199.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112391879B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 曾和平;楊川;胡夢云
• 申請（專利權）人: 華東師范大學重慶研究院;上海朗研光電科技有限公司;華東師范大學;重慶華譜量子科技有限公司;重慶華譜環保科技有限公司;云南華譜量子材料有限公司;重慶勐禾生物科技有限公司
• 主分類號: D21J3/00
• 分類號: D21J3/00;D21H19/14;D21H13/26;D21H17/67
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務所(普通合伙) 50232
• 代理人: 江濤

1.一種激光誘導包覆石墨烯的導電型玻纖網制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(a)包覆用含碳前體材料的選擇；

(b)含有碳前體材料的玻纖紙的準備；

(c)激光照射使碳前體材料還原轉化為激光誘導包覆石墨烯，其中，所述方法通過如下裝置實現，所述裝置包括：激光部分（100）、傳送平臺部分（200）、樣件翻轉部分（300）、樣件折疊部分（400）和控制部分（500）；

所述激光部分（100）為激光誘導包覆石墨烯提供能量源，實現對含有碳前體材料的玻纖紙中的碳前體材料轉化為激光誘導包覆石墨烯，所述激光部分（100）包括：激光器（101）、光路傳輸部分（102）、激光聚焦頭（103）和電機運動系統（104），所述激光器（101）選用半導體激光、光纖激光器和CO₂激光器中的一種，所述激光聚焦頭（103）實現不同加工光斑尺寸的調節，所述電機運動系統（104）實現對激光聚焦頭（103）在XY平面的運動控制，所述電機運動系統（104）選用伺服電機或步進電機；

所述傳送平臺部分（200）包括三個工作平臺：第一工作平臺（201）、第二工作平臺（202）和第三工作平臺（203），所述工作平臺及工作平臺間采用傳送帶的傳送方式，所述第一工作平臺（201）為含有碳前體材料的玻纖紙進樣位置，所述第二工作平臺（202）為含有碳前體材料的玻纖紙進行激光誘導包覆石墨烯加工位置，以及含有碳前體材料的玻纖紙翻轉位置實現雙面激光誘導包覆石墨烯的加工，所述第三工作平臺（203）為激光誘導包覆石墨烯玻纖紙折疊加工位置，以及激光誘導包覆石墨烯導電型玻纖網出樣位置；

所述樣件翻轉部分（300）實現對含有碳前體材料的玻纖紙的翻轉，所述樣件折疊部分（400）實現對激光誘導包覆石墨烯的玻纖紙的打折、折疊處理；

所述控制部分（500）實現對激光部分（100）、傳送平臺部分（200）、樣件翻轉部分（300）和樣件折疊部分（400）的控制。

2.根據權利要求1所述的一種激光誘導包覆石墨烯的導電型玻纖網制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中包覆用含碳前體材料為：常規的含碳前體材料或氧化石墨烯或碳基量子材料；所述常規的含碳前體材料為：非聚合碳材料包括但不限于石墨、木炭、煤，合成有機化合物包括但不限于聚酰亞胺、聚乙烯，天然有機化合物包括但不限于葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素、木質素的一種或多種組合；

所述包覆用含碳前體材料的狀態為：薄膜狀、薄片狀、粉末狀、分散液，或量子點。

3.根據權利要求1所述的一種激光誘導包覆石墨烯導電型玻纖網制備方法，其特征在于，所述步驟(b)中含有碳前體材料的玻纖紙中包括直徑為3-80μm的玻纖和直徑為0.5-3.5μm的超細玻纖；

所述含有碳前體材料的玻纖紙是通過將含碳前體材料和玻纖的混合漿液混合使得含碳前體材料包覆在玻纖表面最后采用濕法制紙工藝制得。

4.根據權利要求3所述的一種激光誘導包覆石墨烯的導電型玻纖網制備方法，其特征在于，所述濕法制紙工藝包括如下步驟：

(i)包覆用含碳前體材料分散液的制備；

(ii)含碳前體材料-玻纖混合紙漿的制備；

(iii)含碳前體材料-玻纖混合紙漿壓制成紙，得到含有碳前體材料的玻纖紙。

5.根據權利要求4所述的一種激光誘導包覆石墨烯的導電型玻纖網制備方法，其特征在于，步驟(ii)中所述含碳前體材料-玻纖混合紙漿中添加丙酮酸或酚醛樹脂作為粘結劑、添加硅烷偶聯劑作為耦合劑；

所述含碳前體材料-玻纖混合紙漿中添加納米顆粒：Au、Ag、Cu、ZnO、TiO₂納米顆粒中的一種或多種組合。