[发明专利]石墨烯增强的材料和制造方法

权利要求书

1.一种形成石墨烯卷的方法，所述方法包括：

将催化剂基质插入化学气相沉积室中；

在所述化学气相沉积室内将所述催化剂基质在氢气中退火；和

使经退火的催化剂基质暴露于包括烃的反应气体混合物；

在使所述经退火的催化剂基质暴露于所述反应气体混合物之后，由所述反应气体混合物合成石墨烯；

使所述经退火的催化剂基质与合成的石墨烯分离；和

将所述合成的石墨烯固结成具有螺旋横截面的圆柱形多壁卷。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在固结成多壁卷之前使聚合物膜结合至所述合成的石墨烯。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括对所述聚合物膜进行热处理，以使所述聚合物膜碳化。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述烃选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙炔、苯、甲苯及其组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂基质包括铜金属。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述催化剂基质退火包括将所述催化剂基质逐渐加热至约1000ºC。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应气体混合物包括选自稀有气体和氮气的缓冲气体。

8.一种合成石墨烯制品的方法，所述方法包括：

使金属基质通过在大气压下的加热的化学气相沉积室；

将烃作为碳源引入，以在所述金属基质上形成包括结晶六边形晶粒的至少单层的大面积石墨烯；

在与所述金属基质相对的所述石墨烯的表面上形成热塑性膜；和

使所述金属基质与所述石墨烯分离以获得复合石墨烯制品。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括对聚合物膜进行热处理，以使所述聚合物膜碳化。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述热塑性膜包括聚甲基丙烯酸甲酯。

11.根据权利要求8所述的方法，其中将所述热塑性膜旋涂、旋涂或深层涂布到与所述金属基质相对的所述石墨烯的表面上。

12.根据权利要求8所述的方法，其进一步将所述复合石墨烯制品卷成具有螺旋横截面的圆柱形多壁卷。

13.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括从所述化学气相沉积室中连续取出所述金属基质。

14.一种石墨烯增强的制品，其包含：

具有与第二主表面相对的第一主表面的片材料；和

接合至所述片材料的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一个的石墨烯层，其中将所述石墨烯层和所述片材料卷起以形成具有螺旋横截面的多壁圆柱形卷，所述圆柱形卷具有大于1 GPa的屈服抗拉强度。

15.权利要求14所述的石墨烯增强的制品，其中所述片材料包括选自木质素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的聚合物。

16.权利要求15所述的石墨烯增强的制品，其中所述聚合物被碳化。

17.权利要求14所述的石墨烯增强的制品，其中所述石墨烯层为多层石墨烯。

18.权利要求14所述的石墨烯增强的制品，其进一步包括接合至与所述片材料相对的所述石墨烯层的表面的金属基质。

19.权利要求18所述的石墨烯增强的制品，其中所述金属基质包括铜、镍、铁、钴、铂、金、钛、铝和钢中的至少一种。

20.权利要求14所述的石墨烯增强的制品，其中所述石墨烯增强的制品基本上不含金属基质。