[發(fā)明專利]取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法、系統(tǒng)及應(yīng)用

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112938954A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳其鑫;郭浩;趙立蘭;花天翔;李令英;錢波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;B01J13/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明揭示了一種取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法、系統(tǒng)及應(yīng)用。所述取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法，包括：提供氧化石墨烯分散液；將所述氧化石墨烯分散液通過帶有衣架式模頭的擠出機(jī)構(gòu)直接擠出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片徑受剪切應(yīng)力而形成取向，之后對取向的氧化石墨烯片徑進(jìn)行冷凍定型、真空干燥和還原處理，獲得取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠。本發(fā)明提供的取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法、系統(tǒng)及應(yīng)用，通過剪切應(yīng)力擠出分散液獲得取向結(jié)構(gòu)的石墨烯氣凝膠，實(shí)現(xiàn)了低成本制備大屏蔽面面積的取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法、系統(tǒng)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無線通訊技術(shù)在我們的日常生活中扮演著越來越重要的作用，這些技術(shù)再帶我給我們便利的同時，也帶來了不可忽略的電磁污染。這些電池污染不僅會影響電子器件的功能，而且還會危害我們的身體健康。所以，對電磁污染的屏蔽是非常重要且必要的。目前主流的電磁屏蔽材料包含金屬、磁性陶瓷和新型的石墨烯材料。石墨烯材料因其高電導(dǎo)率、密度小和抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)完美復(fù)合新型電磁屏蔽材料的需求。石墨烯材料用于電磁屏蔽的研究主要是針對石墨烯氣凝膠展開的。因?yàn)槭饽z的多空隙結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能好等特點(diǎn)成為電磁屏蔽材料的研究熱門。其中，石墨烯片徑的相同取向的結(jié)構(gòu)能讓石墨烯氣凝膠獲得更好的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，從而能夠進(jìn)一步提高材料的電磁屏蔽能效。所以，制備大面積、輕質(zhì)且有取向結(jié)構(gòu)的石墨烯氣凝膠對其應(yīng)用有著非常重要的意義。

目前片徑取向結(jié)構(gòu)的石墨烯氣凝膠用于電磁屏蔽的制備方式，是通過冰凍氧化石墨烯分散液，讓氧化石墨烯片徑沿著冰晶生長的方向形成縱向取向。這種制備手段難以制備大屏蔽面面積的電磁屏蔽材料，因?yàn)榭v向生長的冰晶高度是有限的，電磁屏蔽面的大小受限于冰晶生長的高度。其次，要使冰晶產(chǎn)生縱向生長的前提條件是，冷凍溫度達(dá)到零下70℃，制備面積稍大的取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠將面臨高昂的冷凍成本。

基于冰晶生長制備取向結(jié)構(gòu)氧化石墨烯氣凝膠的缺點(diǎn)，低成本制備大屏蔽面面積的取向結(jié)構(gòu)氧化石墨烯氣凝膠是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法、系統(tǒng)及應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備方法，包括：

提供氧化石墨烯分散液；

將所述氧化石墨烯分散液通過帶有衣架式模頭的擠出機(jī)構(gòu)直接擠出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片徑受剪切應(yīng)力而形成取向；

之后對取向的氧化石墨烯片徑進(jìn)行冷凍定型、真空干燥和還原處理，獲得取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠。

進(jìn)一步地，所述制備方法包括：采用所述擠出機(jī)構(gòu)逐層擠出，最終獲得所述取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電磁屏蔽材料，其是由所述的取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠組成。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠的制備系統(tǒng)，包括：

帶有衣架式模頭的擠出機(jī)構(gòu)，其至少用以對輸入其中的氧化石墨烯分散液進(jìn)行直接擠出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片徑受剪切應(yīng)力而形成取向；

冷凍定型機(jī)構(gòu)，其至少用以對取向的氧化石墨烯片徑進(jìn)行冷凍定型處理，且真空干燥后，獲得取向結(jié)構(gòu)氧化石墨烯氣凝膠；

還原機(jī)構(gòu)，其至少用以對冷凍定型處理后的氧化石墨烯氣凝膠進(jìn)行化學(xué)還原，獲得取向結(jié)構(gòu)石墨烯氣凝膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：