[发明专利]一种激光诱导包覆石墨烯材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种激光诱导包覆石墨烯材料的制备方法及应用，该方法通过含碳前体材料对目标包覆基底材料的包覆，利用激光诱导使表面的含碳前体材料还原转化为石墨烯，从而制备得到相应的激光诱导包覆石墨烯材料，方法包括含碳前体材料及包覆基底材料的选取和确定，含碳前体材料对包覆基底材料的包覆处理以及激光诱导包覆基底材料表面的含碳前体材料还原生成石墨烯。本发明能够实现对各类型材料的石墨烯包覆及复合，显著增强基底材料的综合性能，具有包覆工艺简便、包覆成本低、包覆效果及性能优异的特点，能适用于石墨烯包覆类材料的制备和生产，所制备的激光诱导包覆石墨烯材料能够应用于石油、化工、冶金、能源、环保、建筑、机械等重要领域。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料加工技术领域，具体涉及一种激光诱导包覆石墨烯材料的制备方法及应用。

背景技术

材料作为工程、制造等领域的基础，关键材料使用性能的优劣密切影响着先进技术领域的发展，因此，对先进高性能材料研究成为当今的一种重要课题。目前，对使用材料的性能优化可采用以下三种途径：(1)优化制备工艺提升材料自身性能；(2)更换或研发具备更高性能的材料；(3)添加高性能材料，提升和优化基底材料性能。

其中，采用添加高性能材料对基底材料进行包覆，从而提升基底材料的综合使用性能，具有工艺过程简便，研发成本较低等优势，是目前一种常见的材料性能优化方法。因此，高性能包覆材料以及包覆工艺是制备高性能材料的关键。石墨烯作为一种单层蜂窝状晶格结构的新二维材料，其具有优异的光学、电学、力学、热学特性，可广泛用作一种高性能的包覆材料，通过石墨烯对基底材料的包覆及复合能够显著提升材料的综合使用性能。而本申请的发明人经过研究发现，目前主要采用石墨烯直接包覆或氧化石墨烯包覆加热还原的方法实现石墨烯对基底材料的包覆，但此类方法通常存在工艺制备流程繁琐、制备时间长等问题，且容易出现包覆层材料剥离的现象。

发明内容

针对现有技术中采用石墨烯直接包覆或氧化石墨烯包覆加热还原的方法实现石墨烯对基底材料的包覆，通常存在工艺制备流程繁琐、制备时间长且容易出现包覆层材料剥离现象的技术问题，本发明提供一种激光诱导包覆石墨烯材料的制备方法，该方法通过含碳前体材料对目标包覆基底材料的预包覆，利用激光诱导包覆表面的含碳前体材料还原生成石墨烯，从而在基底材料表面形成石墨烯，实现石墨烯对基底材料的包覆效果，显著优化和提升基底材料的综合使用性能，具有工艺流程简单、制备周期短，制备成本低及包覆性能优异的特点，能够广泛应用于各类型材料的包覆及性能优化。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种激光诱导包覆石墨烯材料的制备方法，该方法通过含碳前体材料对目标包覆基底材料的包覆，利用激光诱导使表面的含碳前体材料还原转化为石墨烯，从而制备得到相应的激光诱导包覆石墨烯材料，所述方法包括：

含碳前体材料及包覆基底材料的选取和确定；

含碳前体材料对包覆基底材料的包覆处理；

激光诱导包覆基底材料表面的含碳前体材料还原生成石墨烯。

进一步，所述含碳前体材料选自聚合物材料、非聚合碳源材料、生物质材料中的至少一种。

进一步，所述聚合物材料包括但不限于聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯，所述非聚合碳源材料包括但不限于石墨、木炭、炭黑、煤，所述生物质材料包括但不限于富含葡萄糖、淀粉、蔗糖、纤维素、木质素在内的天然有机糖类的秸杆、树杆、壳类。

进一步，所述含碳前体材料为粉末态、液态或制备的分散液。

进一步，所述包覆基底材料选自红外发光材料、电池材料、隐身材料、结构增强材料中的至少一种。