[发明专利]一种可呼吸石墨烯膜的功能转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型导热、吸波以及电磁屏蔽材料，尤其涉及一种可呼吸石墨烯膜的功能转换方法。

背景技术

2010年，英国曼彻斯特大学的两位教授Andre GeiM和Konstantin Novoselov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。

宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式。通过进一步的高温处理，能够修补石墨烯的缺陷，能够有效的提高石墨烯膜的导电性和热导性，可以广泛应用于智能手机、智能随身硬件、平板电脑、笔记本电脑等高散热需求随身电子设备中去。

目前石墨烯膜的应用限制于独立的功能性材料，例如导热膜、导电膜、吸波膜、屏蔽膜。单一的功能明显不能满足未来科技进步复杂的需求。为此，我们利用超大片无碎片石墨烯做基底设计了可呼吸石墨烯膜，一呼一吸之间完成导热导电和吸波屏蔽之间功能的转换。为多功能器件的设计提供的新的思路。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可呼吸石墨烯膜的功能转换方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种可呼吸石墨烯膜的功能转换方法,所述功能转换为在导热性能和电磁屏蔽性能之间转换；所述电磁屏蔽性能向导热性能的转换方式为：将具有电磁屏蔽性能的可呼吸石墨烯膜在50-200MP的高压下压制5min-2h；所述导热性能向电磁屏蔽性能转换的方式为：将具有导热性能的可呼吸石墨烯膜在沸腾的呼吸剂中浸泡1-1000s；所述呼吸剂为2,3-二甲基-1-丁烯、1,2-二氯乙烯(顺)、1,2-二氯乙烯(反)、1,5-己二烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-2-戊烯(顺)、4-甲基-2-戊烯(反)、2-氯-1,3-丁二烯、碘乙烯、正丙胺、二乙胺、乙醚、丙酮、二氯甲烷、乙醇、乙酸乙酯、液氮、水、石油醚、正己烷等常见溶剂；所述可呼吸石墨烯膜由平面取向的平均尺寸大于100μm的石墨烯片通过ππ共轭作用相互搭接而成。其中包含由1-4层石墨烯片构成的石墨烯结构。且石墨烯片的缺陷极少，其I_D/T_G＜0.01。

进一步地,所述可呼吸石墨烯膜的厚度为1mm，呼吸剂为液氮，浸泡300～400s。

进一步地,所述可呼吸石墨烯膜的厚度为5mm，呼吸剂为水，浸泡800～1000s。

进一步地,所述可呼吸石墨烯膜的厚度为0.1mm，呼吸剂为丙酮，浸泡10～20s。

进一步地,所述可呼吸石墨烯膜的制备方法如下：

(1)将平均尺寸大于100μm的氧化石墨烯配制成浓度为6～30mg/mL氧化石墨烯水溶液，在溶液中加入质量分数0.1-5％的助剂，所述助剂为无机盐、有机小分子或高分子；超声分散后，倒在模具板上烘干成氧化石墨烯膜，然后用还原剂进行还原；

(2)将还原后的石墨烯薄膜在惰性气体氛围下先以0.1-1℃/min的速率升温到500-800℃，保温0.5-2h；

(3)在惰性气体氛围下以1-3℃/min的速率升温到1000-1300℃，保温0.5-3h；

(4)在惰性气体氛围下以5-8℃/min的速率升温到2500-3000℃，保温0.5-4h，自然降温后即可得到多孔的可呼吸石墨烯膜。

进一步地,所述的无机盐选自碳酸氢铵、尿素、硫脲、偶氮二甲酰胺；有机小分子选自甘油、聚乙二醇200、聚乙二醇400；高分子选自纤维素、明胶、壳聚糖、水性聚氨酯、丙烯酸乳液等。

进一步地,所述步骤1中平均尺寸大于100um的氧化石墨烯通过以下方法得到：

(1)将Modified-Hummer法获得的氧化石墨片的反应液稀释后，于140目的网筛进行过滤，得到过滤产物；

(2)将步骤1获得的过滤产物于冰水按照体积比1：10混合均匀后，静置2h，逐滴加入双氧水(H₂O₂的质量分数为30％)，直到混合液的颜色不再改变(即混合液中的高锰酸钾已完全去除)；