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本申请涉及散热材料技术领域,特别涉及一种石墨烯散热膜及其制备方法。方法包括:S1:将膨胀石墨与含有剥离助剂的溶剂混合,剥离处理,得到石墨烯浆料A;S2:将氧化石墨与含有氨水的溶剂混合,剥离处理,得到氧化石墨烯浆料B;S3:将石墨烯浆料A与氧化石墨烯浆料B按1:1~1:6的质量比混合,进行二次剥离,得到混合石墨烯浆料;S4:对混合石墨烯浆料进行脱泡处理,并将脱泡处理后的混合石墨烯浆料涂布在基材上,形成薄膜,在50?150℃的温度下干燥,剥落后得到石墨烯膜;S5:将石墨烯膜置于惰性气氛环境中进行石墨化处理,得到石墨烯化的石墨烯膜;S6:对石墨烯化的石墨烯膜进行压延处理,得到石墨烯散热膜。本申请能够有效提高材料散热性能和成品率。