[實用新型]一種柔性石墨烯膜的制備裝置

有效

• 申請號: 202020341956.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN212609578U
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 賴登國;汪印
• 申請（專利權）人: 科炭（廈門）新材料有限公司;廈門中科城環新能源有限公司
• 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

本實用新型提供了一種柔性石墨烯膜的制備裝置，所述裝置包括：帶加熱功能的兩塊平板、容納石墨烯膜的空間和固定設施，所述兩塊平板正對平行設置，所述容納石墨烯膜的空間位于兩塊平板之間。所述柔性石墨烯膜的制備裝置可用于還原后的石墨烯膜的限域熱處理，由該裝置制得的石墨烯膜可控制在厚度方向為多孔結構和/或致密結構，厚度均勻，具有優異的柔韌性和耐高溫性能，同時具備優異的電磁屏蔽性能。

技術領域

本實用新型屬于石墨烯材料加工領域，具體涉及一種柔性石墨烯膜的制備裝置。

背景技術

二維平面結構石墨烯具有超高的電導率、優異的導熱和力學性能、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石墨烯優異的導電性能，從而在超薄的厚度下獲得優異的電磁屏蔽效果。目前，化學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用的方法，還原獲得的石墨烯膜具有優異的導電性和柔韌性，但氫碘酸還原形成的碘單質極易被石墨烯膜吸附，造成后續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，會出現變形和表面褶皺，限制了其后續應用。為了修復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，極大增加了設備工藝難度和材料加工成本，能耗高，難以實現大規模工業化應用，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。

CN110002438A公開了一種柔性多孔石墨烯膜及其制備方法和用途，該實用新型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構。然而，該多孔石墨烯膜還原程度較低，電導率低，還原過程氣體釋放量少且速率慢，耐高溫性能較差。

因此，本領域亟需開發一種高效簡便的石墨烯膜的制備裝置，使制備得到的石墨烯膜具有更為優異的柔韌性和耐高溫性能，使其能夠應用于柔性電子器件、便攜式電子、可穿戴電子器件等領域。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型在于提供一種柔性石墨烯膜的制備裝置。由該裝置制得的石墨烯膜可控制在厚度方向為多孔結構和/或致密結構，厚度均勻，具有優異的柔韌性和耐高溫性能，同時具備優異的電磁屏蔽性能。

本實用新型的目的之一柔性石墨烯膜的制備裝置，所述裝置包括：帶加熱功能的兩塊平板、容納石墨烯膜的空間和固定設施，所述兩塊平板正對平行設置，所述容納石墨烯膜的空間位于兩塊平板之間。

本實用新型所述柔性石墨烯膜的制備裝置用于還原后的石墨烯膜的限域熱處理，將還原后的石墨烯膜置于兩塊平板之間進行限域熱處理，提高了制備得到的耐高溫柔性石墨烯膜的厚度均勻性、完整性和柔韌性。本實用新型所述裝置在空氣氣氛下即可進行加熱處理，相比超高溫熱處理需要惰性氣體保護，本實用新型方法更加簡便，大大簡化了制備工藝和條件。

本實用新型裝置在使用時，將化學預還原的石墨烯膜置于兩塊平板之間進行熱處理，通過平板的間距調節石墨烯膜的膨脹倍率，從而實現耐高溫柔性石墨烯膜厚度和孔分布的可控制備，本實用新型所述方法制備得到的耐高溫柔性石墨烯膜的厚度均勻，且較直接熱還原得到的石墨烯膜具有更優的柔韌性，制備過程更加省時、方便，避免使用超高溫的苛刻條件。本實用新型所述固定設施用于控制兩塊平板的板面間距在反應過程中不變。平板的板面間距可以任意指定，由墊片進行調節。