[发明专利]顺向排列石墨烯片高分子复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种顺向排列石墨烯片高分子复合材料及其制造方法。

背景技术

石墨烯片是一种继纳米碳管后备受瞩目的纳米碳材料，其具有极高的电子迁移率(15000cm²/v.s)及热传导系数(5300W/mK)，而被用以作为提供导电或导热功能的添加物。但是，将石墨烯片添加于高分子后所提升的导电或导热程度往往不如预期。

Ali Raza等人(Characterization of graphite nanoplatelets and the physical properties of graphite nanoplatelet/silicone composites for thermal interface application,Carbon(2011))提供不同比例的石墨烯片/硅胶复合材料。当石墨烯片含量为20wt%时，热传导系数仅达到1.9W/mK。但因石墨烯片价格昂贵，故如何能够在低石墨烯片添加量下，即能够显著提升导热性质，仍是本领域中待克服的问题。

发明内容

本发明提供一种顺向排列(aligned)石墨烯片高分子复合材料。当石墨烯片添加量为1.00wt%以下时，此复合材料的热传导系数为混掺石墨烯片高分子复合材料的热传导系数的三倍以上。并且，此复合材料的异向性指数(anisotropy index)可高达1.83。

本发明的一个方面提供一种顺向排列石墨烯片高分子复合材料的制造方法，包含下列步骤。分散石墨烯片于高分子流体中，以形成一混合物。施加场(field)于混合物，以顺向排列石墨烯片，于高分子流体中形成大致相互平行的束状石墨体。最后，固化此混合物，以形成顺向排列石墨烯片高分子复合材料。形成的石墨烯片高分子复合材料具有介于1.00至2.00的异向性指数，其为沿场方向的热传导系数除以垂直于场方向的热传导系数所得的数值。

本发明的另一方面提供一种顺向排列的石墨烯片高分子复合材料，包含高分子基材以及顺向排列的石墨烯片(aligned graphene sheets)。顺向排列石墨烯片包含数个束状石墨体位于高分子基材中，且束状石墨体大致相互平行排列。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1显示依照本发明一实施方式的制造顺向排列的石墨烯片高分子复合材料的方法的流程图。

图2A、2B及2C分别显示依照本发明一实施方式的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的立体图、上视图及侧视图。

图3A、3B及3C分别显示依照本发明另一实施方式的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的立体图、上视图及侧视图。

图4A、4B及4C分别显示依照本发明又一实施方式的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的立体图、上视图及侧视图。

图5显示依照本发明一实施方式的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图。

图6显示比较例1的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图。

图7显示比较例2的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图。

图8显示比较例3的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图。

图9显示实施例2的石墨烯片高分子复合材料的材料的侧视光学显微镜图。

图10A及10B分别显示实施例5的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图及侧视光学显微镜图。

图11A及11B分别显示实施例6的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图及侧视光学显微镜图。

图12显示实施例7的石墨烯片高分子复合材料的材料的侧视光学显微镜图。

图13A及13B分别显示实施例8的顺向排列石墨烯片高分子复合材料的上视光学显微镜图及侧视光学显微镜图。

图14显示实施例10的石墨烯片高分子复合材料的材料的侧视光学显微镜图。

图15显示实施例11的石墨烯片高分子复合材料的材料的侧视光学显微镜图。

图16显示实施例12的石墨烯片高分子复合材料的材料的侧视光学显微镜图。

图17显示实施例1至12的异向性指数、石墨烯片添加量及电场强度的关系图。

图18显示实施例1至12的排列度指数、石墨烯片添加量及电场强度的关系图。

主要元件符号说明：

100制造方法

110、120、130步骤

210高分子基材