石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法.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CN106543979A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201610946297.X(22)申请日2016.10.26(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学(72)发明人封伟纪滕霄冯奕钰(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人王丽(51)Int.Cl.C09K5/14(2006.01)C04B41/89(2006.01)C04B41/52(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法(57)摘要本发明涉及石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法，将石墨纸以400～500℃的温度烧蚀氧化；石墨纸浸入到正硅酸乙酯溶剂中浸渍，然后陈化，干燥得到表面含有氧化硅涂层的石墨纸；将二茂铁溶于二甲苯溶液制成催化剂前驱液，推入真空管式炉中，进行碳纳米管纤维束的生长；获得生长有碳纳米管纤维束的石墨烯纸样品；将氧化石墨烯粉末加入到去离子水中进行超声分散，将获得的石墨烯纸样品和氧化石墨烯水溶液一起置入水热反应釜中反应，得到石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯复合薄膜。本发明一种沿平面和厚度方向均具有较高导热性能，沿平面和厚度方向热导率分别达到400W/(m·K)和15W/(m·K)以上。CN106543979ACN106543979A权利要求书1/1页1.一种石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法，其特征是步骤如下：1)将石墨纸置入磁舟中，在通有空气气氛的管式炉中以400～500℃的温度烧蚀氧化；2)将烧蚀氧化后的石墨纸浸入到正硅酸乙酯溶剂中浸渍，然后取出浸渍完成的石墨纸置于空气中陈化，空气与石墨纸表面的正硅酸乙酯反应从而将其转化为原硅酸，再将陈化完成的石墨纸置入鼓风干燥箱中以60～80℃干燥18～24小时，得到表面含有氧化硅涂层的石墨纸；3)将二茂铁溶于二甲苯溶液制成浓度为0.02～0.05g/ml的催化剂前驱液，将步骤2)得到的石墨纸置于真空管式炉的恒温区，抽至真空后通入氩气作为保护气，以10～15℃/min匀速升温至700～900℃，达到设定温度后，将催化剂前驱液以推入真空管式炉中并稳定保温20～40分钟，进行碳纳米管纤维束的生长；获得生长有碳纳米管纤维束的石墨烯纸样品；4)将氧化石墨烯粉末加入到去离子水中进行超声分散，配置得到浓度为0.8～1.6mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将步骤3)获得的石墨烯纸样品和氧化石墨烯水溶液一起置入水热反应釜中，然后将水热反应釜移至马弗炉中升温至170～200℃并保温10～14小时，待冷却至室温后将反应得到的复合物进行-30～-50℃冷冻干燥，得到石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯复合薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤1)中石墨纸厚度为0.1～0.5mm。3.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤1)石墨纸在通有空气气氛的管式炉中以400～500℃的温度烧蚀氧化0.5～2小时。4.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤2)石墨纸浸入到纯正硅酸乙酯溶剂中浸渍0.5～1.5小时。5.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤2)石墨纸置于空气中陈化5～10小时。6.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤3)应用医用注射器在精密流量泵的作用下将催化剂前驱液以0.2～0.6ml/min匀速推入真空管式炉中。7.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤3)中管式炉抽真空的真空度条件为：管式炉内气压低于20Pa。8.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤4)氧化石墨烯粉末加入到去离子水中进行超声分散条件是以200～300W的功率常温超声0.5～2小时。9.权利要求1的方法制备的石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜；其特征是由以碳纳米管纤维束桥接石墨纸与石墨烯薄膜构成的片状固体导热垫片；热导率沿平面方向大于400W/(m·K)，沿厚度方向大于15W/(m·K)。10.如权利要求9所述的薄膜，其特征是所述的碳纳米管阵列的生长长度大于20μm，阵列密度大于2×108cm-2的定向碳纳米管阵列。2CN106543979A说明书1/5页石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及石墨/碳纳米管纤维束/石墨烯导热复合薄膜的制备方法，具体地说是一种在石墨纸上生长碳纳米管纤维束并利用水热法自组装复合石墨烯薄层的制备方法。背景技术[0002]随着二十一世纪以来科学技术的高速发展，高效的热传导和散热成为了热管理材料领域的关键性问题。例如在产热器件结构工作的过程中，因器件本身的电阻、热阻、电子涡流等效应或外部环境影响，产生积累大量热量，特别是在器件元