[發明專利]一種石墨烯宏觀組裝膜致密化方法和應用

在審

• 申請號: 202211032095.6
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115568194A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 胡濤;方仁強
• 申請（專利權）人: 武漢漢烯科技有限公司
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 北京和聯順知識產權代理有限公司 11621
• 代理人: 劉燕

本發明公開了一種石墨烯宏觀組裝膜致密化方法和應用，具體步驟如下：將MXene分散液添加到氧化石墨烯分散液中，攪拌均勻，得到氧化石墨烯/MXene復合分散液；再將氧化石墨烯/MXene復合分散液通過組裝得到摻入MXene后的氧化石墨烯宏觀組裝膜；采用高溫石墨化熱處理方法，最終得到摻入MXene后的高導電石墨烯宏觀組裝膜。本發明中，摻入MXene后的氧化石墨烯宏觀組裝膜和石墨烯宏觀組裝膜均呈現更加致密的結構，表面更加平整；此外，摻入MXene后的石墨烯宏觀組裝膜的厚度更薄，電導率更高，電磁屏蔽效能也得到提高。該方法操作簡單，易推廣至產業化大規模制備，在電磁防護和柔性電子等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及符合材料技術領域，尤其涉及一種石墨烯宏觀組裝膜致密化方法和應用。

背景技術

近年來，石墨烯材料由于具有低密度、獨特的二維結構、良好的柔韌性和極高的理論電導率，在電磁屏蔽領域受到了廣泛關注，尤其是在被廣泛應用在醫療需求、太空研究、地球探測衛星與天氣衛星等領域的X波段(8.2～12.4GHz)。Wen 等人報道了含有20wt.％石墨烯的石蠟材料在2～18GHz范圍內電磁屏蔽效能超過20dB，并分析指出這種復合材料的電磁屏蔽效能是吸收和反射的協同效應導致的。Chen和Huang課題組制備得到含量為15wt.％的石墨烯/環氧樹脂混合物，電磁屏蔽效能為21dB。Yan等人報道了體積分數為3.47vol.％的石墨烯/聚苯乙烯材料的電磁干擾屏蔽效能可達48dB。AlGhamdi等人成功制得厚度為2mm的聚氯乙烯增強石墨/銅納米粒子復合材料，電磁屏蔽效能為50～70。Singh等人進一步制備厚度2.5mm的氧化石墨烯/鐵磁/水泥復合材料，電磁屏蔽效能為46dB。Hsiao 等人制備厚度2mm的石墨烯納米片/水性聚氨酯復合膜材料，電磁屏蔽效能為 32dB。石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復合膜材料(厚度3.4mm，EMISE≈30dB)，石墨烯/聚苯胺(厚度2.4mm，電磁屏蔽效能27～31dB)等基于石墨烯的膜材料具有一定的電磁屏蔽效能，然而，這些材料的厚度均為2～4mm，限制了石墨烯基復合膜材料在便攜式設備等超薄器件中的應用。而新型電磁屏蔽材料要求具有厚度更薄、屏蔽效能更高的特性。因此，提高石墨烯組裝膜致密度成為一項重要挑戰。鑒于上述實際問題，以往的研究很少有提出解決方案。基于上述理由，提出本申請。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決上述問題，而提出的一種石墨烯宏觀組裝膜致密化方法和應用。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種石墨烯宏觀組裝膜致密化方法，包括以下步驟：

S1、將MXene分散液添加到氧化石墨烯分散液中，攪拌均勻，得到氧化石墨烯/MXene復合分散液；

S2、將氧化石墨烯/MXene復合分散液進行組裝成膜，干燥后得到摻入MXene 后的氧化石墨烯宏觀組裝膜。

優選地，所述MXene為由數個原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構成，其表面有-OH、-O或-F官能團，所述MXene分散液的溶劑為超純水、去離子水、無水乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇中的一種或幾種組合，所述氧化石墨烯為氧化石墨烯納米片或者氧化石墨，所述氧化石墨烯分散液的溶劑為超純水、去離子水、無水乙醇、N-甲基吡咯烷酮、 N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲醇中的一種或幾種組合。

一種石墨烯宏觀組裝膜的應用，所述石墨烯宏觀組裝膜用于高導電石墨烯宏觀組裝膜的制備，所述制備方法包括：

使用摻入MXene后的氧化石墨烯宏觀組裝膜，采用高溫石墨化熱處理方法，即得到摻入MXene后的高導電石墨烯宏觀組裝膜。

優選地，所述攪拌的時間為0.1～12h，攪拌溫度為25～100℃，干燥的溫度為25℃～200℃。

優選地，所述組裝成膜的方法為流延法、涂覆法、模板法、旋轉離心涂覆法中的一種或多種組合。