[发明专利]一种液相法定向制备高导电高导热的石墨烯膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯膜的制备方法，具体涉及一种制备高导电、高导热的石墨烯膜的方法。 

背景技术

石墨烯自被成功分离，就因其优异的物理特性引起科学界的广泛兴趣。作为世界上导电性最好的材料，石墨烯中的电子运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的传导速度。根据其优异的导电性，和超高的导热性能（5600W m^-1K^-1）使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂，把石墨烯作为导电材料与各种物质复合，应用到新能源领域如光伏，储能领域如锂离子电池和超级电容器，散热、导电等领域中。在高热导率的散热片方面，目前仍是依靠传统的铝制或铜制散热片。但该散热片无法突破本身导热极限，因此如何突破这一瓶颈，开发出低成本、导电性能优异，能代替传统金属散热片的材料成为大家广泛关注的问题。由于石墨烯具有非常高的热传导性能，充分利用该属性制备替代传统散热片的石墨烯膜为石墨烯的产业化应用提供了新的方法和新的思路。当前的石墨烯膜无法实现高定向沉积，因而无法制备高性能的石墨烯膜散热片。研发一种定向沉积并化学气相沉积修复缺陷，具有高导热高导电的石墨烯膜成为目前亟待解决的问题。 

发明内容

本发明旨在克服现有石墨烯制备方法的缺陷，本发明提供了一种制备高导电、高导热石墨烯膜的方法。 

本发明提供了一种制备高导电、高导热石墨烯膜的方法，所述方法包括： 

1）将氧化石墨烯真空控温定向沉积，所得的沉积好的氧化石墨烯真空抽滤制得定向沉积氧化石墨烯膜； 

2）通过化学气相沉积还原所述定向沉积的氧化石墨烯膜，并修复石墨烯缺陷得到定向沉积石墨烯膜；以及 

3）高压定型所述定向沉积石墨烯膜制得所述高导电、高导热石墨烯膜。 

较佳地，可以石墨为原料通过改进的hummer法制备氧化石墨烯。 

较佳地，所述氧化石墨烯可通过液相法制备，并经过超声剥离。 

较佳地，步骤1）中，可将氧化石墨烯在30-90℃的真空干燥箱中控制定向沉积1-48小时。 

较佳地，步骤1）中，可将氧化石墨烯在80℃的真空干燥箱中控制定向沉积4小时。 

较佳地，步骤1）中，可将沉积好的氧化石墨烯真空抽滤1-24小时。 

较佳地，步骤1）中，可将沉积好的氧化石墨烯真空抽滤5小时。 

较佳地，步骤2）中，可将定向沉积氧化石墨烯膜在600-1500℃温度下经由CH₄、H₂、Ar组成的混合气体进行化学气相沉积，还原氧化石墨烯、沉积新的石墨烯，并修复氧化石墨烯缺陷。 

较佳地，CH₄、H₂、Ar的体积比可为5:50:300。 

较佳地，步骤2）中，可将定向沉积氧化石墨烯膜在1500℃进行化学气相沉积。 

较佳地，步骤3）中，所述高压定型的压力可为10-100MPa。 

本发明的有益效果： 

本发明提供上述一种高导电高导热石墨烯膜材料在导电材料、散热器件中有广泛的应用。 

本发明公开了一种新型的一种高导电高导热石墨烯膜的制备方法技术先进，热管理性能优异，设备投资少，可以大规模生产。此外，一种高导电高导热石墨烯膜不但具有优异的导电性能，而且导热性能良好，具有定向热传导的性能。 

附图说明

图1：本发明一个实施方式中的石墨烯膜材料SEM照片； 

图2：本发明一个实施方式中石墨烯的拉曼（Raman）谱图。 

具体实施方式

通过以下具体实施方式并参照附图对本发明作进一步详细说明，应理解为，以下实施方式仅为对本发明的说明，不是对本发明内容的限制，任何对本发明内容未作实质性变更的技术方案仍落入本发明的保护范围。 

本发明属于石墨烯复合材料领域，本发明涉及一种新型的液相法定向制备高导电高导热的石墨烯膜的制备方法。所述方法包括：将石墨片化学法还原制备氧化石墨烯；物理沉积法制备高定向组装的氧化石墨烯；在经过高温化学沉积还原氧化石墨烯并修复缺陷;修复后的石墨烯机械压制得高缜密度的石墨烯膜。本发明所用材料为石墨；液相法制备高定向石墨烯；该高导热高导电石墨烯膜的制备具有原创性和积极的科学意义，并能应用到光伏、导电、散热等诸多领域。该高导电高导热石墨烯膜制备工艺成熟，导电导热性能优异，取材广 泛。