[发明专利]一种高热量石墨烯发热膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高热量石墨烯发热膜及其制备方法。本发明将碳纳米管溶液和氧化石墨烯溶液分别进行超声分散，使其分散均匀，然后混合配制成混合水溶液，溶液成膜后自然晾干，得到氧化石墨烯碳纳米管复合膜；在所得复合膜表面进行均匀喷涂去离子水，使之表面溶胀，然后将多张复合膜沿厚度方向粘接在一起；放置在烘箱烘干；然后将得到的复合膜在惰性或还原性气氛保护下高温热还原，得到高热量石墨烯发热膜。该高热量石墨烯发热膜的厚度为1μm‑20μm，在30s内可以升温至900℃，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电热材料技术领域，具体地说涉及一种高热量石墨烯发热膜及其制备方法。

背景技术

由单碳原子层构成的二维晶体材料—石墨烯，是已知材料中最薄的，被称为神奇的材料，掀起了全世界的研究热潮。石墨烯有优异的电学性能，突出的导热性能，超常的比表面积，其杨氏模量和断裂强度。石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点，而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。由于石墨烯大规模加工逐渐成为现实，石墨烯膜将取代金属材料应用在不同的领域。

常用的电热系统中的电阻加热单元一般采用金属箔、薄膜涂层、电阻丝、金属网等材料。使用最多的加热元件为镍铬合金。然而，对于镍铬合金，目前在以下方面仍然显得不足：镍铬合金的密度大于8g/cm³，使用时厚度有数毫米；电阻率低，仍然存在着电热转化效率低，加热速率小，加热元件没有自动恒温及功率补偿功能，使得电热系统结构复杂，热惯性大等不足之处；铁铬铝是铁素体合金，存在常温脆性、475℃脆性和1000℃以上的高温脆性，由于高温脆性导致的高温强度低最终导致电热元件使用寿命短；合金的可焊性很差，难修复。总体来说，目前急需开发高效、高速、低密度、稳定性好、柔韧性好的高热量膜材料。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种石墨烯发热膜的制备方法，本发明能够大幅提高石墨烯发热膜的导热性、柔韧性、导电性和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高热量石墨烯发热膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含如下步骤：

(1)将碳纳米管溶液和氧化石墨烯溶液分别进行超声分散，使其分散均匀，然后混合，配制成混合水溶液，溶液成膜后自然晾干，得到氧化石墨烯碳纳米管复合膜；

(2)在步骤(1)所得膜表面进行均匀喷涂去离子水，使之表面溶胀，然后将多张复合膜沿厚度方向粘接在一起；

(3)将步骤(2)所得的膜放置在烘箱烘干；

(4)将步骤(3)得到的膜在惰性或还原性气氛保护下高温热还原，得到高热量石墨烯发热膜。

所述步骤(1)制备得到的氧化石墨烯碳纳米管复合膜的厚度为1μm-20μm。

所述步骤(1)中碳纳米管溶液的浓度为1-10mg/ml，氧化石墨烯溶液的浓度为1-15mg/ml。

所述步骤(1)中超声的时间为20-120min，超声功率为100-500W。

所述步骤(4)中高温热还原的温度为800-1500℃，热处理时间为1-5小时。

所述步骤(4)中惰性气氛为氩气、氮气或氦气，还原性气氛为氢气。

一种采用上述的制备方法制备得到的高热量石墨烯发热膜，所制备得到的高热量石墨烯发热膜在30s内可以升温至900℃。

本发明的优势在于：

1、本发明制备的石墨烯导热膜中可以有效分散石墨烯片层，导热性能好；