一种高弹石墨烯复合气凝胶及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115974059A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211105015.5(22)申请日2022.09.09(71)申请人杭州高烯科技有限公司地址310000浙江省杭州市余杭区良渚街道纳贤街6号2幢-1(72)发明人刘晓婷庞凯高超(74)专利代理机构杭州君锐达知识产权代理有限公司33544专利代理师黄欢娣(51)Int.Cl.C01B32/19(2017.01)C01B32/194(2017.01)B01J13/00(2006.01)H05K9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种高弹石墨烯复合气凝胶及其制备方法与应用(57)摘要本发明提出一种高弹石墨烯复合气凝胶电磁屏蔽材料及其制备方法，通过将金属氯化物多元组分插层至石墨烯气凝胶壁中的二维层间，利用多元金属氯化物组分中的高熵性质，进一步实现石墨烯气凝胶中软碳结构的强化交联，进而赋予石墨烯气凝胶高弹性特征；此外，由于多元金属氯化物的层间插入，可极大提高石墨烯片层单元的载流子浓度，实现对于电磁波的显著反射，从而实现高弹石墨烯复合气凝胶优异的电磁屏蔽能力。CN115974059ACN115974059A权利要求书1/1页1.一种高弹石墨烯复合气凝胶，其特征在于，所述复合气凝胶由多元金属氯化物插层石墨烯纳米壁所连接形成的；所述石墨烯纳米壁的ID/IG在0.05以下，所述多元金属氯化物的质量之和占所述复合气凝胶总质量的50％以上。2.根据权利要求1所述的复合气凝胶，其特征在于：所述多元无水金属氯化物为二元、三元或四元体系，具体为氯化铝、氯化铁、氯化铜、氯化钼等随机组合。3.根据权利要求1所述的复合气凝胶，其特征在于：复合气凝胶的可回复弹性形变达95％及以上。4.如权利要求1所述的高弹石墨烯复合气凝胶的制备方法，其特征在于，将石墨烯气凝胶与多元无水金属氯化物置于玻璃管中进行真空密封；随后将其在高温环境下加热实现氯化物组分的插层；待反应完成后将插层后的石墨烯气凝胶取出，洗去多余的金属盐杂质，便制备得到高弹石墨烯复合气凝胶电磁屏蔽材料。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯气凝胶经高温石墨化处理，高温石墨化处理的温度为2400‑2800℃，时间为10‑240min。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述高温插层的具体温度为400‑500℃，反应时间为1‑7天。7.根据权利要求3所述的材料，其特征在于：所述高弹石墨烯气凝胶电磁屏蔽材料的屏蔽频率可覆盖50MHz至18GHz。8.如权利要求1所述的高弹石墨烯复合气凝胶在传感、导热、催化等领域中的应用。2CN115974059A说明书1/3页一种高弹石墨烯复合气凝胶及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种高弹石墨烯复合气凝胶材料及其制备方法。背景技术[0002]人们已经能够便捷地通过智能手机等电子设备接入高速低时延的5G网络获取资讯和多媒体内容；这些网络的高覆盖率也使低时延的车联网等物联网系统得以落地，结合人工智能、自动驾驶等技术进一步便捷人们的生活。根据通讯原理，频率越高的通讯频段能够提高更大的有效带宽，相比于4G网络主流的1.8GHz频段，当前的5G移动网络主要工作在3.5GHz频段的厘米波频段；未来还将升级到20Ghz以上的毫米波频段来满足更大的数据吞吐需求。但是频率更高的传输网络意味着更短的有效传输距离和更加密集的基站和路由设备，这些网络设备之间的电磁干扰，电磁辐射就会对整个网络的稳定运行和网络覆盖地区的生态环境施加巨大的压力。因此新一代通讯网络对电磁屏蔽材料提出了更高的要求。[0003]石墨烯宏观组装材料如膜、气凝胶等，以其质轻、高导电和化学稳定性，成为高性能电磁屏蔽材料的首选。其中，石墨烯气凝胶具有极低的密度、结构设计多样化和性能多功能化的优势，可在非常低的密度下实现高效的电磁屏蔽性能。一般石墨烯气凝胶常采用氧化石墨烯作为前驱体，后续经高温处理修复其晶体结构，进而展现出优异的导电及电磁屏蔽性能。但是为维持石墨烯气凝胶优异的弹性性能，只能采用化学还原或低温处理(1600℃以下)的方式进行修复，这一根本原因在于石墨烯在超高温石墨化处理后，形成软碳石墨结构，层间极易产生滑移，因此导致石墨化后石墨烯气凝胶的弹性较差，塑性形变大，可回复弹性形变在10％以下，因此不能满足多种场合下电磁屏蔽材料的实际应用需求。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种高度石墨化的石墨烯气凝胶材料，这种气凝胶材料通过多元金属氯化物插层，实现了高度石墨化石墨烯气凝胶的高弹性能。[0005]具体的，本申请的技术方案为：一种高弹石墨烯复合气凝胶，所述复合气凝胶由多元金属氯化物插层石