一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法.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CN106185906A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610566947.8(22)申请日2016.07.15(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人高超彭蠡许震(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人邱启旺(51)Int.Cl.C01B31/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法，该石墨烯膜由氧化石墨烯经过溶液成膜和化学还原步骤得到。该石墨烯膜由具有微观尺度褶皱的宏观多层褶皱石墨烯通过物理交联组成；垂直方向上，薄膜具有双层结构，层间由多层石墨烯膜链接；水平方向上，薄膜由弹性的贯通的半球状起伏构成，球壁具有褶皱，因此具有极高的垂直压缩弹性以及水平拉伸弹性。该薄膜具有极好的柔性，反复对折10万次以上不留下折痕。此高柔性石墨烯导热膜可耐反复弯折10万次以上，弹性断裂伸长率为30-50％，压缩率为80—90％，导电率为600-1000S/cm，可用作高弹导电器件。CN106185906ACN106185906A权利要求书1/1页1.一种石墨烯弹性薄膜，其特征在于，所述弹性薄膜由两层石墨烯膜交联而成，所述石墨烯膜表面具有半球状凸起结构，同一层石墨烯膜上的半球状凸起结构相互连通；所述半球状凸起结构的球壁具有褶皱。2.根据权利要求1所述的石墨烯弹性薄膜，其特征在于，所述半球状凸起结构的半径0.1～2mm，球壁上褶皱的面密度(单位面积上褶皱线条的长度)为500～2000um/um2。3.一种石墨烯弹性薄膜的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)将100重量份的氧化石墨烯配制成浓度为6～30mg/mL氧化石墨烯水溶液，在溶液中加入0.1-10重量份的助剂，所述助剂为低温可挥发以及可降解的小分子；超声分散后，倒在模具板上，在一定空气相对湿度下自然晾干成氧化石墨烯膜；(2)将晾干后的氧化弹性石墨烯薄膜在氢碘酸水溶液中还原。(3)还原后的石墨烯膜置于40-90℃的乙醇中5～10min，以洗去表面氢碘酸，然后自然晾干，得到石墨烯弹性薄膜。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的空气相对湿度为50-80％。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的助剂选自碳酸氢铵、氯化铵、碳酸铵、盐酸、乙酸以及氨水中的一种或者多种。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的氢碘酸溶液HI含量为15—35wt％，还原温度为70—100摄氏度，还原时间为4-8h。2CN106185906A说明书1/6页一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及新型弹性石墨烯膜材料及其制备方法，尤其涉及一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法。背景技术[0002]2010年，英国曼彻斯特大学的两位教授AndreGeiM和KonstantinNovoselov因为首次成功分离出稳定的石墨烯获得诺贝尔物理学奖，掀起了全世界对石墨烯研究的热潮。石墨烯有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达2×105cM2/Vs)，突出的导热性能(5000W/(MK)，超常的比表面积(2630M2/g)，其杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)。石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点，而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。[0003]宏观组装氧化石墨烯膜是纳米级石墨烯的一个重要应用形式，常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。[0004]然而，目前所制备的石墨烯膜不具有高拉伸高弹性，不能在高弹性器件方面得到应用。16年石高全教授用宏观模板组装的方法在石墨烯膜表面创造了很多的巨大褶皱，做到了石墨烯膜的高弹性拉伸，但是其垂直压缩方面并没有涉及。其不完全的弹性不能满足科技快速发展的需求。而且膜结构设计的不足使得其柔性尚不明确，限制了其在柔性器件方面的应用。发明内容[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石墨烯弹性薄膜及其制备方法。[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种石墨烯弹性薄膜，所述弹性薄膜由两层石墨烯膜交联而成，所述石墨烯膜表面具有半球状凸起结构，同一层石墨烯膜上的半球状凸起结构相互连通；所述半球状凸起结构的球壁具有褶皱。[0007]进一步地，所述半球状凸起结构的半径0.1～2mm，球壁上褶皱的面密度(单位面积上褶皱线条的长度)为500～2000um/um2[0008]一种石墨烯弹性薄膜的制备方法，包含如下步骤：[0009](1)将100重量份的氧化石墨烯配制成浓度为6～30m