[发明专利]一种浓缩氧化石墨烯溶液及导热膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种浓缩氧化石墨烯溶液及导热膜的制备方法。浓缩氧化石墨烯溶液的制备方法一具体实施方式包括：形成负电荷于氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯表面；利用金属盐对具有负电荷的氧化石墨烯水溶液进行胶体化，形成金属掺杂的氧化石墨烯胶体；将所述金属掺杂的氧化石墨烯胶体浓缩分离，得到金属掺杂的氧化石墨烯水溶液，即浓缩氧化石墨烯溶液。该实施方式本发明实施例通过制备金属掺杂的氧化石墨烯水溶液提高了氧化石墨烯的浓度；克服了现有技术中氧化石墨烯浓度低且难以提高的问题。利用浓缩氧化石墨烯溶液制得导热膜，不仅能够降低后期水处理的能耗，而且能够极大提高导热膜的纵向热导率，从而获得高导热系数的导热膜。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种浓缩氧化石墨烯溶液及导热膜的制备方法。

背景技术

在固体材料中，声子与电子是热量传递的关键途径。金属的导热系数主要依赖于高浓度的电子传递过程，而在所有金属中，金属银具有最高的导热系数(K＝429W/mK)，但这一导热性能在实际应用中仍不够理想。非金属的导热系数主要依赖于声子的传播速率，不同元素导热系数差别较大，同种元素由于晶格排列不同导热系数也具有较大差异，例如，金刚石与石墨，因此如何从非金属材料中获得更为优异性能的导热材料仍具有较大挑战。

石墨烯是一种二维材料，由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构非常稳定，单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，即0.335nm，是已知的最薄的一种材料。石墨烯理论导热系数高达5300W/mK，是自然界导热系数最高的材料，与此同时，其独特的单层结构赋予了石墨烯超高的柔韧性，这些独特性能使得石墨烯更可能成为一种超高导热及超柔韧性的导热材料。

石墨烯经浓酸/强氧化剂氧化，表面生成羟基、羰基、羧基、环氧键等基团，成为氧化石墨烯。由于氧化石墨烯表面含有大量含氧官能团，致使其具有很强的亲水性，因此其分散在水中的稳定性非常好。但由于氧化石墨烯在水中有较强的稳定性，因此氧化石墨烯在水溶液中的浓度难以通过常规方法进行提高，从而导致其在实际使用中具有难以逾越的局限性。

申请号201610404290.5公开了一种石墨烯-纳米铜复合薄膜的制备方法，该方法利用电泳沉积的方法获得电沉积氧化石墨烯薄膜，再利用高温退火处理获得石墨烯-纳米铜复合薄膜，最后经过热压技术，获得石墨烯-纳米铜复合导热薄膜。该方法获得的导热膜的导热系数在600W/mK左右，纵向导热系数为3W/mK左右，导热系数偏低，难以实际应用。

申请号201610327285.9公开了一种将氧化石墨烯喷涂于铜箔表面、烘干、压实、剥离获得氧化石墨烯薄膜，然后移入真空条件下进行氧化石墨烯薄膜表面钛离子镀膜并喷涂绝缘材料，获得钛金属-石墨烯复合导热薄膜。该产品横向导热系数为600-1800W/mK，纵向导热系数为3W/mK左右，但制备过程条件苛刻，成本较高，不利于放大生产。

现有导热膜通常是采用氧化石墨烯涂布成膜的方式进行制备，但由于氧化石墨烯水溶液浓度低于0.8％，因此其在成膜过程中需要消耗大量能量去蒸发掉多余的水分，从而导致石墨烯薄膜制备能耗过高，且较低的浓度还会导致石墨烯薄膜厚度较薄，使其导热通量不能满足目前5G散热应用。另外，石墨烯的高导热主要体现在面内，但由于垂直于石墨烯面内的热导率较低，因此石墨烯整体导热散热能力较弱。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种浓缩氧化石墨烯溶液的制备方法，能够有效提高氧化石墨烯的浓度，以解决现有技术中存在的一个或者多个问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种浓缩氧化石墨烯溶液的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：形成负电荷于氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯表面；利用金属盐对具有负电荷的氧化石墨烯水溶液进行胶体化，形成金属掺杂的氧化石墨烯胶体；将所述金属掺杂的氧化石墨烯胶体浓缩分离，得到金属掺杂的氧化石墨烯水溶液，即浓缩氧化石墨烯溶液。