[发明专利]一种柔性石墨烯膜及其应用

说明书

本发明提供了一种柔性石墨烯膜及其应用，属于纳米材料技术领域。所述柔性石墨烯膜为三维立体石墨烯经过模压或者辊压压制而成。本发明的石墨烯膜通过将三维立体石墨烯进行模压或者辊压处理得到，由于三维立体石墨烯片层较大，且富含大量孔洞，经过模压或者辊压之后，孔洞坍塌，形成了大量褶皱结构，这些大量的褶皱结构为石墨烯膜提供了柔性；而且，三维立体石墨烯经模压或者辊压之后，孔洞变成了褶皱，同时孔洞内的空气被挤赶出来，石墨烯片层与片层之间相互接触，从而使得石墨烯膜具有较高的导热与导电性能。实施例的数据表明：本发明所得柔性石墨烯膜的热导率为1400～1500W/m·k，电导率为(1.35～1.5)×10⁵S/m。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种柔性石墨烯膜及其应用。

背景技术

目前，电子设备朝着多元化方向发展，电子设备为人们呈现出了越来越多的功能，但是，随之而来的就是电子设备的散热问题。我们知道，目前应用最为广泛的手机，笔记本电脑，其散热元件一般都是金属板，金属板的散热效果较好，但是其重量较大，在一些大型电子设备中应用不便，所以发展一种质轻、散热效果好的散热膜已然成为了电子设备发展中不可或缺的一类技术。

石墨烯是一种由单层碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学和力学性能，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。更为重要的是，石墨烯具有十分优异的导热性能，通过合适的工艺将其制备成为散热薄膜，不仅可以加速石墨烯的应用，同时也会促进电子设备朝着更加多元化方向发展。

目前，石墨烯薄膜一般为还原氧化石墨烯薄膜和气相沉积石墨烯薄膜：还原氧化石墨烯薄膜首先使用Hummers方法制备氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯经过超声处理，得到氧化石墨烯分散液，将分散液进行抽滤，可以得到柔韧性、强度都较高的薄膜，再将此薄膜进行高温还原或者还原剂还原即可得到石墨烯薄膜，但是经过还原的石墨烯薄膜的柔韧性及强度均有大幅度下降，而且石墨烯理论电导率及热导率均呈现几个数量级的下降。气相沉积石墨烯薄膜是将含有碳原子的气体经过极高温度处理，使其发生裂解，碳原子在基底上沉积并发生重排，最终形成石墨烯薄膜。该方法制备的石墨烯薄膜导电性与导热性均较高，但是其制备成本过高，且石墨烯薄膜从基底上分离也是一个技术难题，且剥离得到的石墨烯薄膜柔性很难控制。

因此，开发一种导电率和热导率高、且制备方法简单的石墨烯薄膜尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柔性石墨烯膜及其应用。本发明的石墨烯散热膜具有优异的柔性、导热性和导电性，且其是通过模压或者辊压得到，避免了石墨烯从基底上剥离，方法简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种柔性石墨烯膜，所述柔性石墨烯膜为三维立体石墨烯经过模压或者辊压压制而成；所述三维立体石墨烯为长度为5～20mm、直径为0.1～1mm的纤维；所述三维立体石墨烯的片层厚度为5～50nm；所述三维立体石墨烯的电导率为1000～1500S/m，热导率为200～300W/m·k；所述柔性石墨烯膜的厚度为20～200μm，所述柔性石墨烯膜的电导率为1000～1500S/m，热导率为1200～1500W/m·k。

优选地，所述模压的压强为10～100MPa。

优选地，所述辊压的压强为1～100MPa。

优选地，所述三维立体石墨烯由包括以下步骤的方法制备得到：

将石墨与插层剂混合，进行插层反应，得到插层石墨；所述插层剂为氧化剂和酸的混合物；

将所述插层石墨微波膨胀，得到膨胀石墨；

将所述膨胀石墨与发泡剂混合，进行吸附反应，得到发泡剂/膨胀石墨；