[发明专利]一种石墨烯导热膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯材料制备应用领域，更具体地说，涉及一种石墨烯导热膜及其制备方法，具体涉及一种通过高温热还原的工艺将氧化石墨烯薄膜还原成具有高导热性能石墨烯薄膜的工艺方法。

背景技术

导热石墨膜又被大家称为导热石墨片，散热石墨膜，石墨散热膜等等。导热石墨膜是一种新型的导热散热材料，其导热散热的效果是非常明显的，现已经广泛应用于PDP、LCD TV、Notebook PC、UMPC、Flat Panel Display、MPU、Projector、Power Supply、LED等电子产品。但导热石墨膜的水平方向的导热率只有1000W/m·K左右。

低维碳纳米材料，如石墨烯和碳纳米管等，因为其极高的弹性常数和平均自由程，具有高达3000～6000W/m·K的热传导率。石墨烯（Graphene）厚度只有0.335nm，具有超大的比表面积、优异的导电和导热性能，以及良好的化学稳定性。这些良好的性质使得基于石墨烯的材料成为一种理想的导热材料，广泛应用于电子、通信、照明、航空及国防军工等许多领域。

Balandin等人通过非接触光学方法测量到单层石墨烯的热传导系数高达5300W/m·K，比碳纳米管的热传导率3000～3500W/m·K还要高。石墨烯中的缺陷、边缘的无序性等都会降低石墨烯中的热传导系数，Ghosh等人测量了1～10层石墨烯的热导率，发现当时模型层数从2层增至4层时，其热导率从2800W/m·K降低至1300W/m·K。

石墨烯导热膜除了具有较高的热传导系数，在高温下还具有良好的稳定性，可用作高效的散热材料。现有的导热膜多为石墨和聚酰亚胺，或是石墨烯-石墨复合散热膜，相对于单纯的石墨烯导热膜，这些导热膜的制备工艺复杂，导热率低，且成本高。

CN102573413A公开了一种石墨烯散热材料，包括一层以上的石墨烯散热膜，所述的石墨烯散热膜包括互相结合在一起的支撑层、石墨烯层和粘合层，石墨烯层位于支撑层和粘合层之间，且包括一层以上的单分子厚度的石墨烯或石墨烯复合材料。所制备的石墨烯散热膜，导热率在600W/m·K～1500W/m·K。其中，支撑层材料为绝缘树脂、金属箔、金属单面胶带、单面绝缘胶带或双面绝缘胶带，厚度为0.01～0.05mm；粘合层为压敏胶或热熔胶，厚度为0.005～0.05mm。该方法工艺复杂，条件不易控制。

因此，本领域需要开发一种制备工艺简单，导热率更高，适用于将点热源转换为面热源的快速热传导，以及形状、大小和厚度可控的石墨烯导热膜。

发明内容

针对现有技术制备工艺复杂，制备得到的石墨烯导热膜热导率低的问题，本发明提供一种石墨烯导热膜的制备方法，所述方法操作简单，条件易控。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯导热膜的制备方法，所述方法为将分散在溶剂中的氧化石墨烯抽滤或涂布得到氧化石墨烯膜，之后将氧化石墨烯膜高温还原得到石墨烯导热膜。

本发明是将氧化石墨烯通过抽滤或涂布得到的氧化石墨烯薄膜还原得到石墨烯导热膜。本发明所述石墨烯导热膜的形状、厚度以及面积的大小是可控的，主要是通过步骤“抽滤或涂布得到氧化石墨烯膜”中抽滤漏斗的过滤面及涂布基底的大小、形状来控制最终得到的石墨烯导热膜的大小和形状；而石墨烯导热膜的厚度也是通过控制氧化石墨烯膜的厚度来控制的，进一步地，氧化石墨烯膜的厚度是通过控制溶剂中分散的氧化石墨烯的浓度，以及抽滤的分散有氧化石墨烯的溶液的体积，或者涂布的方式的涂布次数来控制的。

涂布的完成可以通过线状或棒状的涂布器来完成的，涂布次数越多，氧化石墨烯膜的厚度越厚。

本发明所述氧化石墨烯为石墨经氧化剥离得到的产物。本发明对石墨氧化的方法和氧化后进行剥离的步骤没有具体限定。

优选地，所述石墨氧化的方式优选自Hummers法、Brodie法或Staudenmaier法中的任意1种。

Brodie法是首先用发烟HNO₃处理天然微粉石墨，石墨被氧化时，硝酸离子侵人石墨片层间，然后再投入KClO₄进一步氧化，随后将反应物投人大量水中，进行过滤，水洗至滤液接近中性后，干燥，得到氧化石墨。

Staudemaier法是用浓硫酸和发烟硝酸混合酸对石墨粉进行处理，同样也是以KClO₄为氧化剂。