一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，所述方法為將分散在溶劑中的氧化石墨烯抽濾或涂布得到氧化石墨烯膜，之后將氧化石墨烯膜高溫還原得到石墨烯導(dǎo)熱膜。本發(fā)明提供的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法工藝方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，條件易控，且提供的石墨烯導(dǎo)熱膜形狀、大小和厚度可控；導(dǎo)熱率更高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯材料制備應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種石墨烯導(dǎo)熱膜及其制備方法，具體涉及一種通過(guò)高溫?zé)徇€原的工藝將氧化石墨烯薄膜還原成具有高導(dǎo)熱性能石墨烯薄膜的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)熱石墨膜又被大家稱(chēng)為導(dǎo)熱石墨片，散熱石墨膜，石墨散熱膜等等。導(dǎo)熱石墨膜是一種新型的導(dǎo)熱散熱材料，其導(dǎo)熱散熱的效果是非常明顯的，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于rop、LCDTV、Notebook PC、UMPC、Flat Panel Display、MPU、Pro jector、Power Supply、LED 等電子產(chǎn)品。但導(dǎo)熱石墨膜的水平方向的導(dǎo)熱率只有1000W/m.K左右。
[0003]低維碳納米材料，如石墨烯和碳納米管等，因?yàn)槠錁O高的彈性常數(shù)和平均自由程，具有高達(dá)3000-6000W/m.K的熱傳導(dǎo)率。石墨烯(Graphene)厚度只有0.335nm,具有超大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性。這些良好的性質(zhì)使得基于石墨烯的材料成為一種理想的導(dǎo)熱材料，廣泛應(yīng)用于電子、通信、照明、航空及國(guó)防軍工等許多領(lǐng)域。
[0004]Balandin等人通過(guò)非接觸光學(xué)方法測(cè)量到單層石墨烯的熱傳導(dǎo)系數(shù)高達(dá)5300W/m.Κ，比碳納米管的熱傳導(dǎo)率3000-3500W/m.Κ還要高。石墨烯中的缺陷、邊緣的無(wú)序性等都會(huì)降低石墨烯中的熱傳導(dǎo)系數(shù)，Ghosh等人測(cè)量了 I-10層石墨烯的熱導(dǎo)率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)模型層數(shù)從2層增至4層時(shí)，其熱導(dǎo)率從2800W/m.K降低至1300W/m.K。
[0005]石墨烯導(dǎo)熱膜除了具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，在高溫下還具有良好的穩(wěn)定性，可用作高效的散熱材料。現(xiàn)有的導(dǎo)熱膜多為石墨和聚酰亞胺，或是石墨烯-石墨復(fù)合散熱膜，相對(duì)于單純的石墨烯導(dǎo)熱膜，這些導(dǎo)熱膜的制備工藝復(fù)雜，導(dǎo)熱率低，且成本高。
[0006]CN102573413A公開(kāi)了一種石墨烯散熱材料，包括一層以上的石墨烯散熱膜，所述的石墨烯散熱膜包括互相結(jié)合在一起的支撐層、石墨烯層和粘合層，石墨烯層位于支撐層和粘合層之間，且包括一層以上的單分子厚度的石墨烯或石墨烯復(fù)合材料。所制備的石墨烯散熱膜，導(dǎo)熱率在600W/m*K-1500W/m*K。其中，支撐層材料為絕緣樹(shù)脂、金屬箔、金屬單面膠帶、單面絕緣膠帶或雙面絕緣膠帶，厚度為0.01-0.05mm ;粘合層為壓敏膠或熱熔膠，厚度為0.005-0.05mm。該方法工藝復(fù)雜，條件不易控制。
[0007]因此，本領(lǐng)域需要開(kāi)發(fā)一種制備工藝簡(jiǎn)單，導(dǎo)熱率更高，適用于將點(diǎn)熱源轉(zhuǎn)換為面熱源的快速熱傳導(dǎo)，以及形狀、大小和厚度可控的石墨烯導(dǎo)熱膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)制備工藝復(fù)雜，制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜熱導(dǎo)率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，所述方法操作簡(jiǎn)單，條件易控。
[0009]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，所述方法為將分散在溶劑中的氧化石墨烯抽濾或涂布得到氧化石墨烯膜，之后將氧化石墨烯膜高溫還原得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0011]本發(fā)明是將氧化石墨烯通過(guò)抽濾或涂布得到的氧化石墨烯薄膜還原得到石墨烯導(dǎo)熱膜。本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜的形狀、厚度以及面積的大小是可控的，主要是通過(guò)步驟“抽濾或涂布得到氧化石墨烯膜”中抽濾漏斗的過(guò)濾面及涂布基底的大小、形狀來(lái)控制最終得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的大小和形狀；而石墨烯導(dǎo)熱膜的厚度也是通過(guò)控制氧化石墨烯膜的厚度來(lái)控制的，進(jìn)一步地，氧化石墨烯膜的厚度是通過(guò)控制溶劑中分散的氧化石墨烯的濃度，以及抽濾的分散有氧化石墨烯的溶液的體積，或者涂布的方式的涂布次數(shù)來(lái)控制的。
[0012]涂布的完成可以通過(guò)線狀或棒狀的涂布器來(lái)完成的，涂布次數(shù)越多，氧化石墨烯膜的厚度越厚。
[0013]本發(fā)明所述氧化石墨烯為石墨經(jīng)氧化剝離得到的產(chǎn)物。本發(fā)明對(duì)石墨氧化的方法和氧化后進(jìn)行剝離的步驟沒(méi)有具體限定。[0014]優(yōu)選地，所述石墨氧化的方式優(yōu)選自Hummers法、Brodie法或Staudenmaier法中的任意I種。
[0015]Brodie法是首先用發(fā)煙HNO3處理天然微粉石墨，石墨被氧化時(shí)，硝酸離子侵人石墨片層間，然后再投入KClO4進(jìn)一步氧化，隨后將反應(yīng)物投人大量水中，進(jìn)行過(guò)濾，水洗至濾液接近中性后，干燥，得到氧化石墨。
[0016]Staudemaier法是用濃硫酸和發(fā)煙硝酸混合酸對(duì)石墨粉進(jìn)行處理，同樣也是以KClO4為氧化劑。
[0017]Hummers法是將石墨粉和無(wú)水硝酸鈉(NaNO3)加入到置于冰浴內(nèi)的濃硫酸中，強(qiáng)力攪拌下加入KMnO4,并用體積分?jǐn)?shù)3%H202還原剩余的高錳酸鉀和MnO2,使其變?yōu)闊o(wú)色可溶的MnSO40在雙氧水的處理下，懸浮液變成亮黃色。過(guò)濾、洗滌3次，然后真空脫水得到。所得到的氧化石墨片層具有褶鈹型結(jié)構(gòu)，且含氧量較大，官能團(tuán)較為豐富，在純水中可良好分散。
[0018]優(yōu)選地，所述剝離的方式優(yōu)選超聲分散法。
[0019]本發(fā)明所述的溶劑為不與氧化石墨烯和石墨烯反應(yīng)，并能促使氧化石墨烯剝離的溶劑。
[0020]剝離氧化石墨片層得到氧化石墨烯的過(guò)程所需要的剝離能與剝離過(guò)程中溶劑的表面張力和單位面積氧化石墨片層的范德華力(即氧化石墨的表面能)的匹配程度有關(guān)。兩者越匹配，剝離能就越小，分散效果就越好。
[0021]本發(fā)明所述的溶劑選自去離子水、乙醇、DMF、THF、NMP、DMSO、中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如去離子水和DMF的組合，THF和丙酮的組合，DMF、THF和NMP的組合，乙醇、丙酮和NMP的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選為去離子水和/或乙醇，最優(yōu)選為去離子水。
[0022]優(yōu)選地，分散在溶劑中的氧化石墨烯的濃度為2-20mg/mL,例如3mg/mL、8mg/mL、15mg/mL、17mg/mL、19mg/mL 等。
[0023]優(yōu)選地，所述氧化石墨烯膜的厚度為10-120μπι，例如11μπι、14μπι、22μπι、35 μ m、48 μ m、65 μ m、76 μ m、84 μ m、90 μ m、106 μ m、113 μ m、118 μ m 等。
[0024]本發(fā)明所述的還原方法需要在惰性氣氛中進(jìn)行，目的是防止空氣中的氧化性氣體，例如氧氣，將已經(jīng)還原的石墨烯再次氧化，從而阻礙還原反應(yīng)的進(jìn)行。
[0025]本發(fā)明所述高溫還原在保護(hù)性氣氛中進(jìn)行，所述保護(hù)性氣氛通過(guò)通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)；所述惰性氣體為不與氧化石墨烯和石墨烯反應(yīng)的氣體，優(yōu)選氮?dú)狻⒑狻⒛蕷狻鍤狻㈦礆狻㈦瘹狻㈦睔庵械腎種或至少2種的組合，所述組合例如氮?dú)夂蜌鍤獾慕M合、氦氣和氬氣的組合、氖氣/氬氣/氦氣的組合等，進(jìn)一步優(yōu)選氮?dú)夂?或氬氣，最優(yōu)選純度為99.999%氮?dú)夂?或純度為99.99%氬氣。
[0026]優(yōu)選地,所述通入惰性氣體的氣流流量為50~150cm3/min,優(yōu)選100cm3/min。
[0027]所述的保護(hù)性氣氛的實(shí)現(xiàn)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，例如可以先一次性將反應(yīng)容器抽至高真空度的真空，然后通入惰性氣體；也可以先將反應(yīng)容器抽真空，然后通入惰性氣體，反復(fù)進(jìn)行所述步驟，直至將反應(yīng)容器中的氧化性氣體排干凈。所述保護(hù)性氣氛中氧化性氣體的殘留量直接影響最后氧化石墨烯還原的效果，殘留的氧化性氣體越少，氧化性石墨烯還原得越徹底，所得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱性越好。
[0028]本發(fā)明所述高溫還原的溫度為500~3000°C，例如500°C、605°C、730°C、800°C、900 °C、1100 °C、1300V、1500V、1700V、1800V、1900 °C、1950 °C、1990 °C >2000 °C >2200V、2400°C、2800°C、300(rC等，進(jìn)一步優(yōu)選 1000 ~3000°C，特別優(yōu)選 2000 ~3000°C ；
[0029]本發(fā)明所述高溫還原的時(shí)間為≤Imin,例如lmin、4min、8min、12min、25min、37min、49min、60min、90min、150min等，優(yōu)選處理時(shí)間為I~120min,進(jìn)一步優(yōu)選10~30mino
[0030]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法包括如下步驟:
[0031]( I)將氧化石墨在去離子水中超聲分散，使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0032](2)將氧化石墨烯水溶液抽濾或涂布，得到氧化石墨烯薄膜，干燥至恒重；
[0033](3)將干燥后的氧化石墨烯薄膜置于高溫反應(yīng)爐內(nèi)，在保護(hù)性氣氛中，進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0034](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0035]優(yōu)選地，本發(fā)明所述的氧化石墨烯為氧化過(guò)的石墨經(jīng)剝離后得到，所述經(jīng)氧化過(guò)的石墨的表層和側(cè)面均附載有大量含氧基團(tuán)，即氧化石墨。
[0036]本發(fā)明所述的高溫反應(yīng)爐為能夠?qū)崿F(xiàn)高溫(溫度≤500°C)且高壓(壓力≤IMPa)的密閉反應(yīng)容器，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)自己掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相關(guān)信息，依據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行選擇。
[0037]優(yōu)選地，本發(fā)明所述的高溫反應(yīng)爐選自真空燒結(jié)爐和/或煅燒爐，優(yōu)選自放電等離子燒結(jié)爐、電阻加熱真空燒結(jié)爐、感應(yīng)加熱真空燒結(jié)爐、真空氣氛管式爐、微波加熱真空燒結(jié)爐或煅燒爐、高溫石墨化爐中的任意I種,進(jìn)一步優(yōu)選高溫石墨化爐。
[0038]所述的真空燒結(jié)爐的加熱方式可以選自電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等；所述煅燒爐有罐式煅燒爐、電煅燒爐等。優(yōu)選地，本發(fā)明所述高溫反應(yīng)爐選自放電等離子燒結(jié)爐、電阻加熱真空燒結(jié)爐、真空氣氛管式爐、感應(yīng)加`熱真空燒結(jié)爐、微波加熱真空燒結(jié)爐和煅燒爐、高溫石墨化爐中的任意一種，進(jìn)一步優(yōu)選高溫石墨化爐。
[0039]所述高溫石墨化爐是可以通過(guò)商購(gòu)獲得的設(shè)備，其高溫溫度一般可達(dá)到3000°C左右。
[0040]本發(fā)明所提供的方法不采用任何有毒有害的化學(xué)試劑，制備工藝簡(jiǎn)單，流程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以精確控制，可實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯薄膜的高效、高質(zhì)還原，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的環(huán)境污染、還原不徹底、還原時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。
[0041]所述涂布方法優(yōu)選旋涂、刮棒涂布、光輥上膠涂布中的任意I種。[0042]旋涂、刮棒涂布、光輥上膠涂布均是本領(lǐng)域公知的涂布方式，具體的操作條件本發(fā)明不再贅述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0043]本發(fā)明的另一目的是提供一種石墨烯導(dǎo)熱膜，所述石墨烯導(dǎo)熱膜由前述的石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法制備得到，所述方法為:將分散在溶劑中的氧化石墨烯抽濾或涂布得到氧化石墨烯膜，之后將氧化石墨烯膜高溫還原得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0044]優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為400~2000W/m.K，例如450W/m.K、490W/m.K、580W/m.K、625W/m.K、800W/m.K、1020W/m.K、1085W/m.K、1298W/m.K、1450W/m.K、1650ff/m.K、1875W/m.K、1965W/m.K 等。
[0045]優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的的厚度> 10 μ m,例如在10 μ m、12 μ m、15 μ m、17ym、20ym、21ym、25ym、30ym、40ym、45ym、50ym、55ym、70ym、75ym、85ym、100 μ m，優(yōu)選為 10-100 μ m。
[0046]優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的碳元素和氧元素的原子比例≥10，例如10、15、30、40、55、69、80、90、95、100等，優(yōu)選所述石墨烯薄膜的碳元素和氧元素的原子比例10~80，進(jìn)一步優(yōu)選10~30。
[0047]本發(fā)明的再一目的是提供一種如前所述石墨烯導(dǎo)熱膜的用途，所述石墨烯導(dǎo)熱膜用作智能手機(jī)、液晶電視、液晶顯示、筆記本、數(shù)碼產(chǎn)品、LED照明等散熱需求設(shè)備的散熱片。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0049](I)本發(fā)明將連續(xù)、均勻的氧化石墨烯膜經(jīng)高溫條件，完全除去氧化石墨烯中的含氧官能團(tuán)，同時(shí)修復(fù)石墨烯中的結(jié)構(gòu)缺陷，從而制得高導(dǎo)熱的石墨烯薄膜；工藝方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，還原徹底，操作簡(jiǎn)單，條件易控，且避免了大量使用化學(xué)試劑，對(duì)環(huán)境污染小；
[0050](2)本發(fā)明提供的石墨烯導(dǎo)熱膜形狀、大小和厚度可控；
[0051](3)本發(fā)明制備得到的是石墨烯導(dǎo)熱膜經(jīng)過(guò)高溫還原，石墨烯的邊緣缺陷少，因此導(dǎo)熱率更高。
【具體實(shí)施方式】
[0052]為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0053]實(shí)施例1:
[0054]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括如下步驟:
[0055](I)稱(chēng)取Hummers法制備的氧化石墨500mg,加入20mL的水超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0056](2)將氧化石墨烯水溶液進(jìn)行涂布(涂布基材寬度為200mm),得到寬為200mm,厚度為25 μ m的氧化石墨烯膜，將氧化石墨烯膜放入烘箱中，50°C干燥24h ；
[0057](3)將干燥后的氧化石墨烯膜放入高溫石墨化爐內(nèi)，通入氬氣作保護(hù)氣，流量為IIOcmVmin,在2500°C高溫下煅燒IOmin進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0058](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0059]制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為1500W/m.K ；
[0060]石墨烯導(dǎo)熱膜的C/0 (碳元素和氧元素原子比例)由高溫還原前的5，提高至20。
[0061]實(shí)施例2[0062]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括如下步驟:
[0063](I)稱(chēng)取Hummers法制備的氧化石墨500mg,加入20mL的水超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0064](2)將氧化石墨烯水溶液進(jìn)行涂布,得到寬為200mm,厚度為17 μ m的氧化石墨烯膜，將氧化石墨烯膜放入烘箱中，50°C干燥24h ；
[0065](3)將干燥后的氧化石墨烯膜放入高溫石墨化爐內(nèi)，通入氬氣作保護(hù)氣，流量為IOOcmVmin,在2900°C高溫下煅燒30min進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0066](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0067]制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為1700W/m.K ；
[0068]石墨烯導(dǎo)熱膜的C/0由高溫還原前的5，提高至30。
[0069]實(shí)施例3
[0070]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括如下步驟:
[0071](I)稱(chēng)取Hummers法制備的氧化石墨500mg,加入20mL的水超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0072](2)將氧化石墨烯水溶液進(jìn)行涂布，得到寬為200mm，厚度為70 μ m的氧化石墨烯膜，將氧化石墨烯膜放入烘箱中，50°C干燥24h ；
[0073](3)將干燥后的氧化石墨烯膜放入高溫石墨化爐內(nèi)，通入氬氣作保護(hù)氣，流量為80cm3/min,在2300°C高溫下煅燒15min進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0074](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0075]制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為1000W/m.K ；
[0076]石墨烯導(dǎo)熱膜的C/0由高溫還原前的5，提高至15。
[0077]實(shí)施例4
[0078]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括如下步驟:
[0079](I)稱(chēng)取Hummers法制備的氧化石墨500mg,加入20mL的水超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0080](2)將氧化石墨烯水溶液抽濾，得到直徑為20mm，厚度為10 μ m的氧化石墨烯膜，將氧化石墨烯膜放入烘箱中，50°C干燥24h ；
[0081](3)將干燥后的氧化石墨烯膜放入高溫石墨化爐內(nèi)，通入氬氣作保護(hù)氣，流量為IOOcmVmin,在3000°C高溫下煅燒IOmin進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0082](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0083]制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為2000W/m.K ；
[0084]石墨稀導(dǎo)熱I旲的C/0由聞溫還原如的5,提聞至80。
[0085]實(shí)施例5
[0086]一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，包括如下步驟:
[0087](I)稱(chēng)取Hummers法制備的氧化石墨500mg,加入20mL的水超聲分散,使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液；
[0088](2)將氧化石墨烯水溶液抽濾，得到直徑為20mm，厚度為100 μ m的氧化石墨烯膜，將氧化石墨烯膜放入烘箱中，50°C干燥24h ；
[0089](3)將干燥后的氧化石墨烯膜放入高溫石墨化爐內(nèi)，通入氬氣作保護(hù)氣，流量為50cm3/min,在2000°C高溫下煅燒30min進(jìn)行高溫還原反應(yīng)；
[0090](4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
[0091]制備得到的石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為400W/m.K ；
[0092]石墨烯導(dǎo)熱膜的C/0由高溫還原前的5，提高至10。
[0093]應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
[0094] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等 ，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯導(dǎo)熱膜的制備方法，其特征在于，所述方法為將分散在溶劑中的氧化石墨烯抽濾或涂布得到氧化石墨烯膜，之后將氧化石墨烯膜高溫還原得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯為石墨經(jīng)氧化剝離得到的產(chǎn)物； 優(yōu)選地，所述石墨氧化的方式優(yōu)選自Hmnmers法、Brodie法或Staudenmaier法中的任意I種；所述剝離方式優(yōu)選超聲分散。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的溶劑為不與氧化石墨烯和石墨烯反應(yīng)，并能促使氧化石墨烯剝離的溶劑，優(yōu)選去離子水、乙醇、DMF、THF、NMP、DMSO、丙酮中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為去離子水和/或乙醇，最優(yōu)選為去離子水； 優(yōu)選地，分散在溶劑中的氧化石墨烯的濃度為2~20mg/mL ； 優(yōu)選地，所述氧化石墨烯膜的厚度為10~120 μ m。
4.如權(quán)利要求1~3之一所述的方法，其特征在于，所述高溫還原在保護(hù)性氣氛中進(jìn)行，所述保護(hù)性氣氛通過(guò)通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)； 優(yōu)選地,所述惰性氣體為不與氧化石墨烯和石墨烯反應(yīng)的氣體,優(yōu)選氮?dú)狻⒑狻⒛蕷狻鍤狻㈦礆狻㈦瘹狻㈦睔庵械腎種或至少2種的組合,進(jìn)一步優(yōu)選氮?dú)夂?或氬氣,最優(yōu)選純度為99.999%氮?dú)夂?或純度為99.99%氬氣； 優(yōu)選地，所述通入惰性氣體的氣流流量為50~150cm3/min,優(yōu)選100cm3/min。
5.如權(quán)利要求1~4之一所述的方法，其特征在于，所述高溫還原的溫度為500~3000°C，進(jìn)一步優(yōu)選1000~3000°C，特別優(yōu)選2000~3000°C ； 優(yōu)選地，所述高溫還原的時(shí)間為≥1min,優(yōu)選處理時(shí)間為I~120min,進(jìn)一步優(yōu)選10 ~30mino
6.如權(quán)利要求1~5之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)將氧化石墨在去離子水中超聲分散，使其充分剝離得到氧化石墨烯水溶液； (2)將氧化石墨烯水溶液抽濾或涂布，得到氧化石墨烯薄膜，干燥至恒重； (3)將干燥后的氧化石墨烯薄膜置于高溫反應(yīng)爐內(nèi)，在保護(hù)性氣氛中，進(jìn)行高溫還原反應(yīng)； (4)還原反應(yīng)結(jié)束后，自然降溫至室溫，得到石墨烯導(dǎo)熱膜。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述高溫反應(yīng)爐選自真空燒結(jié)爐和/或煅燒爐，優(yōu)選自放電等離子燒結(jié)爐、電阻加熱真空燒結(jié)爐、感應(yīng)加熱真空燒結(jié)爐、真空氣氛管式爐、微波加熱真空燒結(jié)爐或煅燒爐、高溫石墨化爐中的任意I種，進(jìn)一步優(yōu)選高溫石墨化爐。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述涂布方法選自旋涂、刮棒涂布、光輥上膠涂布中的任意I種。
9.一種石墨烯導(dǎo)熱膜，其特征在于，所述石墨烯導(dǎo)熱膜由權(quán)利要求1~8之一所述的方法制備得到； 優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的導(dǎo)熱率為400~2000W/m.K ； 優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的的厚度≥10 μ m,優(yōu)選10~100 μ m ; 優(yōu)選地，所述石墨烯導(dǎo)熱膜的碳元素和氧元素的原子比例> 10，優(yōu)選所述石墨烯薄膜的碳元素和氧元素的原子比例10~80，進(jìn)一步優(yōu)選10~30。
10.一種如權(quán)利要求8或9所述石墨烯導(dǎo)熱膜的用途，其特征在于，所述石墨烯導(dǎo)熱膜用作智能手機(jī)、液晶電視、 液晶顯示、筆記本、LED照明等高散熱需求設(shè)備的散熱片。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK103449423SQ201310380233
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】李璐, 劉瓊馨, 瞿研 申請(qǐng)人:常州第六元素材料科技股份有限公司