[发明专利]石墨烯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯薄膜的制备方法及采用该方法制备的石墨烯薄膜。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，导致了芯片发热量急剧上升，芯片寿命降低。研究表明，温度每升高10℃，Si或GaAs半导体因寿命缩短而产生的失效是原来的三倍。这是由于在微电子集成电路或者大功率整流器件中，材料之间的散热差导致热疲劳及热膨胀系数不匹配产生热应力引起的。因此导热系数和热膨胀系数是发展现代电子封装材料所必须考虑的两大基本因素。因此，导热材料对现代电子封装至关重要。

传统的导热材料有陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及其复合材料等，有些在电子封装领域中应用已经较为成熟，但是或多或少存在一些缺点。如W-Cu合金尽管具有优异的导热性能及低的热膨胀系数和较好的封装气密性，但是其密度过高，导致了其应用受到限制。

石墨烯是单层原子厚度的石墨，具有二维蜂窝状网格结构。其导热系数为5300W/m·K，高于金刚石和碳纳米管，是已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，比最好的钢铁高上100倍，其杨氏模量为1100Gpa，拉伸强度为130Gpa。目前，中国科学家利用真空抽滤的方法将短切碳纤维与氧化石墨烯制备成复合纸，再进行还原获得石墨烯复合纸，其水平面内的导热率高达977W/m·K。但是真空抽滤的方法耗能、周期长，且产品面积较小，不适合工业化生产，并且难以制备大面积的石墨烯薄膜。因此，需要寻找一种简单易行的方法，节能、周期短，实现大规模生产。

发明内容

基于此，有必要提供一种工艺简单、能耗较低的石墨烯薄膜的制备方法，并能制备大面积的石墨烯薄膜。

进一步，提供一种由上述石墨烯薄膜的制备方法的制备的石墨烯薄膜。

一种石墨烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

配制氧化石墨烯的悬浮液；

向所述氧化石墨烯的悬浮液中加入粘合剂得到混合物，对所述混合物进行保温处理；及

将经过保温处理的所述混合物涂覆于衬底上，并进行干燥得到衬底负载氧化石墨烯复合膜，然后将所述衬底负载氧化石墨烯复合膜进行高温退火处理，得到衬底负载石墨烯复合膜，分离所述衬底和石墨烯薄膜，得到所述石墨烯薄膜。

在其中一个实施例中，所述配制氧化石墨烯的悬浮液的步骤是将氧化石墨烯加入水中，采用机械搅拌或超声分散使氧化石墨烯分散均匀，得到所述氧化石墨烯的悬浮液。

在其中一个实施例中，所述机械搅拌的速率为50r/min～500r/min，搅拌的时间为1h～10h；所述超声分散是在功率为100W～1000W的超声波下分散0.5h～5h。

在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯的悬浮液中，氧化石墨烯的浓度为0.5g/L～5g/L。

在其中一个实施例中，所述粘合剂选自淀粉、糊精、聚乙烯醇及羧甲基纤维素中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述粘合剂的质量是所述氧化石墨烯的质量的0.1％～10％。

在其中一个实施例中，所述保温处理的操作是于40℃～100℃下保温10min～60min。

在其中一个实施例中，所述将经过保温处理的所述混合物涂覆于衬底上，并进行干燥得到衬底负载氧化石墨烯复合膜的操作是采用刮涂法或热蒸发法。

在其中一个实施例中，所述将所述衬底负载氧化石墨烯复合膜进行高温退火处理的操作是在保护气体氛围中，将所述衬底负载氧化石墨烯复合膜于500℃～1050℃下处理0.5h～5h。

一种由上述石墨烯薄膜的制备方法制备的石墨烯薄膜。

上述石墨烯薄膜的制备方法将氧化石墨烯配制成氧化石墨烯的悬浮液后，加入粘合剂得到混合物，将混合物涂覆于衬底上制备衬底负载氧化石墨烯复合膜，经过高温退火及分离后，即得到石墨烯薄膜。该方法与真空抽率的方法相比，制备工艺简单、制备周期短，能够制备大面积的石墨烯薄膜，适合工业化生产。

附图说明

图1为一实施方式的石墨烯薄膜的制备方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。