[发明专利]一种石墨烯基复合导热膜及其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯基复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将鳞片石墨加入氧化剂溶剂中进行超声搅拌剥离，然后加入月桂醇硫酸酯钠和十二烷基硫酸单乙醇胺后搅拌，之后再进行微波辐照处理，获得氧化石墨烯溶液；(2)取中空的纳米碳球，分散于混合溶剂中，然后加热回流，获得得到表面改性的中空纳米碳球；(3)将改性纳米碳球加入到的氧化石墨烯溶液中，搅拌均匀；采用热喷涂法将得到的混合溶液喷涂到柔性衬底上，沉积得到氧化石墨烯复合薄膜；(4)对氧化石墨烯复合薄膜进行还原；(5)将还原得到的石墨烯基复合薄膜进行煅烧，即得所述石墨烯复合导热膜。本发明制得的石墨烯基复合导热膜导热性能优异，稳定性好，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于石墨烯材料及其应用技术领域，具体涉及一种石墨烯基复合导热膜及其制备方法及其应用。

背景技术

随着科技的进步，电子设备逐渐向小微型化、元件集成化、轻薄化、性能高效化发展，然而电子设备在运行过程中会产生大量热量，若不能及时将热量有效导出，不仅会影响其稳定性，而且会大大缩短其使用寿命，因而必须使用散热材料提高热量转移效率，消除热点聚集，快速散发热量，降低设备温度，使其持久高效运行。传统散热材料密度大、导热率低且加工复杂，难以满足现代散热要求，迫切需要一种低密高导热的材料来实现对于散热的需求。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。石墨烯具有如此优异的物理化学性能，己逐渐用于透明导电薄膜，纳米电子器件(晶体管，晶体管电路互联内存半导体)，导电墨水，太阳能电池、铿电池、超级电容器、传感器和生物医药等领域。

中国专利CN104592950A将石墨烯微片和高分子聚合物混合成膜进行碳化然后石墨化处理制得高导热石墨烯基聚合物导热膜。中国专利CN104264146A用功能化石墨烯溶液在基体上涂覆成膜干燥后1000-2800℃高温处理制得基于功能化石墨烯的透明导电导热膜。中国专利CN105523547A通过氧化石墨烯溶液成膜、化学还原、高温还原以及高压压制等步骤得到超柔性高导热石墨烯膜。中国专利CN105110794A将前处理过的氧化石墨烯涂布在PET薄膜上碳化、石墨化制得石墨烯薄膜。中国专利CN105502368A通过氧化石墨烯在基体上刮膜后石墨化处理滚压并剥离基体得到石墨烯薄膜。中国专利CN104085143A将氧化氧化石墨烯溶液喷涂在柔性基底上，然后通过还原法制得石墨烯导热薄膜。

然而上述石墨烯导热薄膜还存在一些不足和缺陷，比如导热率不足，喷涂法还需要借助粘结剂以加强与衬底的结合强度等，因此，开发一种高导热性能，性能稳定的石墨烯薄膜具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯基复合导热膜及其制备方法，该制备方法工艺简单，条件可控，能够有效减少石墨烯之间的凝聚，并降低石墨烯的内部缺陷，所得到的产品性能稳定，散热性能优异。

为实现上述目的，本发明所采取的制备工艺为：

一种石墨烯基复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)氧化石墨烯溶液的制备：将鳞片石墨加入浓硫酸和高锰酸钾的混合溶剂中进行超声搅拌剥离，然后加入月桂醇硫酸酯钠和十二烷基硫酸单乙醇胺后搅拌一段时间，之后再进行微波辐照处理一段时间，最后加入去离子水洗涤抽滤后获得氧化石墨烯溶液；