[发明专利]一种基于石墨烯的高效压敏电热材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯的高效压敏电热材料的制备方法。该方法为将石墨烯气凝胶以0.1‑1℃/min的速率升温到500‑800℃，保温0.5‑2h，再以1‑3℃/min的速率升温到1000‑1300℃，保温0.5‑3h，然后以5‑8℃/min的速率升温到2000‑3000℃，保温0.5‑4h，最终得到一种基于石墨烯的高效压敏电热材料，其密度为0.16‑15mg/cm³，孔洞尺寸在50‑200μm之间，在不同应变下产生快速电热响应，随着应力越大，电热响应饱和温度越高，最高温度变化范围为60℃‑420℃。本发明工艺简单，耗能低，可以大规模生产，获得的石墨烯压敏电热材料性能优异。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯的高效压敏电热材料的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种性能优异的二维材料，2004年英国曼彻斯特大学安德烈.吉姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫教授因为石墨烯二维材料创造性的发现被授予了2010年诺贝尔物理奖，从此开创了石墨烯材料的世界性研究热潮。石墨烯是目前最理想的二维纳米材料，具有超高的比表面积和优异的导电以及导热性能。石墨烯宏观膜材料常常用于宏观电热材料，用于透明柔性电热膜除冰除雾等。石墨烯材料与商业电热材料相比，具有轻质、制备工艺简单、柔韧等优点。常常用于电子屏幕除雾，飞机机翼快速除冰等。目前石墨烯三维材料用于电热领域的研究尚且很少。由于多孔石墨烯材料更加轻质，并且具有三维结构，可以吸附以及脱吸附，并且在压力作用下有不同的电阻变化，是一种用于压敏型电热材料的优良选择。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种基于石墨烯的高效压敏电热材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于石墨烯的高效压敏电热材料的制备方法，该方法为：将石墨烯气凝胶置于惰性气氛中进行高温热处理，自然降温后即可获得基于石墨烯的高效压敏电热材料，所述高温热处理的方式为：

(1)将石墨烯气凝胶以0.1‐1℃/min的速率升温到500‐800℃，保温0.5‐2h；

(2)以1‐3℃/min的速率升温到1000‐1300℃，保温0.5‐3h；

(3)以5‐8℃/min的速率升温到2000‐3000℃，保温0.5‐4h。

进一步地，所述石墨烯气凝胶的密度为0.16～15mg/cm³，孔径为50～200μm。

进一步地，所述石墨烯气凝胶中的石墨烯片平均尺寸大于50微米。

本发明的有益效果在于，本发明制备得到的石墨烯基高效压敏电热材料，其密度为0.16-15mg/cm³，孔洞尺寸在10-200μm之间，在不同应变下产生快速电热响应，随着应力越大，电热响应饱和温度越高，在5V恒压下，10％的应变下，材料表面电热响应最高温度为60℃，20％的应变下，材料表面电热响应最高温度为130℃，30％的应变下，材料表面电热响应最高温度为200℃，40％的应变下，材料表面电热响应最高温度为270℃，在50％的应变下，材料表面电热响应最高温度为350℃，60％的应变下，材料表面电热响应最高温度为420℃。发明制备工艺简单，制备的石墨烯基压敏电热材料性能优异，电热响应快，适用于大规模生产，可以用于吸收剂的再生，催化骨架等。

具体实施方式：

以下结合实例进一步说明本发明内容。

实施例1：将密度为5mg/cm³，孔径为150μm的石墨烯气凝胶置于惰性气氛中按照表1～表3所示的方式进行高温热处理，自然降温后即可获得基于石墨烯的高效压敏电热材料，其电热效应见表1～表3。

表1

表2