一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜及射频微波器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107705871A(43)申请公布日2018.02.16(21)申请号201710887970.1(22)申请日2017.09.27(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人何大平吴志鹏宋荣国(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人崔友明刘洋(51)Int.Cl.H01B1/04(2006.01)H01B5/00(2006.01)H01B13/00(2006.01)H01Q1/36(2006.01)G01R29/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜及射频微波器件(57)摘要本发明公开了一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜及射频微波器件。采用以下方法制备而来：将20μm以上的大尺寸氧化石墨烯印刷成膜，厚度控制在5-100μm；50-200℃热压成型；将所得氧化石墨烯薄膜置于石墨高温炉，分别经200-600℃与2000-3000℃热处理，最后50-200℃热压成型，制得超高导电率大尺寸石墨烯薄膜。射频微波器件采用上述大尺寸石墨烯薄膜制备而来。本发明制备的石墨烯薄膜与传统的碳基材料相比具有高面内取向结构，前驱体具有更大的尺寸，使得其内部接触点变少，接触电阻变低，因此其有优良的导电性和低平面阻抗，其电导率可高达5×106S/m，同时，具有低消耗特性，并且可以弯曲，成本低廉、制作过程简单、更加环保的优点。CN107705871ACN107705871A权利要求书1/1页1.一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜，其特征在于采用以下方法制备而来：1)利用改进氧化法或者电化学剥离方法，制备大尺寸氧化石墨烯纳米片；2)将所得氧化石墨烯纳米片印刷成膜，厚度控制在5-100μm；50-200℃热压成型，制得大尺寸氧化石墨烯薄膜；3)将所得氧化石墨烯薄膜置于石墨高温炉，分别经200-600℃与2000-3000℃热处理，最后50-200℃热压成型，制得柔性超高电导率大尺寸石墨烯薄膜。2.如权利要求1所述超高电导率大尺寸石墨烯薄膜，其特征在于步骤1中大尺寸氧化石墨烯片层尺寸为20μm以上。3.如权利要求1所述超高电导率大尺寸石墨烯薄膜，其特征在于步骤2中200-600℃与2000-3000℃热处理时间分别为30-180min、60-180min。4.一种射频微波器件，包括天线、传输线、滤波器、耦合器、谐振器；其特征在于所述的天线、传输线、滤波器、耦合器、谐振器采用权利要求1所述超高电导率大尺寸石墨烯薄膜制备而来。5.如权利要求4所述射频微波器件，其特征在于所述射频微波器件频率范围为10MHz-30GHz。2CN107705871A说明书1/4页一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜及射频微波器件技术领域[0001]本发明属于材料技术领域，具体涉及一种超高电导率大尺寸石墨烯薄膜及射频微波器件。背景技术[0002]射频微波器件是无线电设备的重要组成部分。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递消息的，都是依靠射频微波器件和其组成的系统来进行工作。因此，发展射频微波器件意义重大。目前，大多数的射频微波器件的制备材料是由金属铝、铜、金等组成，材料本身价格昂贵,且制作过程复杂,这大大提高了生产成本,并且金属天线耐腐蚀和机械柔韧性方面有一定的不足。因此，找到一种合适的材料来代替金属材料设计射频微波器件的意义重大。[0003]近年来，碳基材料的各种不同的同素异形体被广泛的应用在电子领域，例如碳纳米管、石墨烯、石墨等。优良的碳基材料比大多数金属表现出更有利性能，比如柔性、机械可靠性、轻便行、光学特性以及在恶劣环境下的可靠性等。由于其优良的特性，各种碳基材料被用来制作射频微波器件。比如MitraAkbari等在2016年报道了将石墨烯用作制造天线的材料，设计制作了一种偶极子天线[IEEEAntennas&WirelessPropagationLetters,2016,15:1569-1572.]。研究证明，碳基材料的天线具有低成本，对环境友好的特点。然而，目前所使用的新型碳材料制备的薄膜导电性能相对金属材料的导电率(107S/m)还远远不足，且面电阻较大，比如GaoquanShi等人在2017年报道了使用氧化石墨烯制备石墨烯薄膜，电导率可达1.1×105S/m[DOI:10.1002/adma.201702831]。其使用的前驱体氧化石墨烯的尺寸大多数在10-20μm之间，因此其电导率不高，这大大限制了其作为天线等无源器件的制作材料。发明内容[0004]本发明目的在于提供一种具有超高导电性及良好机械性能的石墨烯薄膜；另一目的还提