[发明专利]一种悬浮石墨烯薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种悬浮石墨烯薄膜，所述薄膜包括依次层叠放置的底膜、石墨烯层和覆膜，所述底膜包括第一基材层和第一支撑层，所述覆膜包括第二基材层和第二支撑层，所述第一支撑层和所述第二支撑层均位于靠近所述石墨烯层的一面。本发明还提供一种悬浮石墨烯薄膜的制备方法。本发明采用层层组装的技术制备悬浮石墨烯薄膜，采用逐层制备的方法，将球状、线状支撑材料装备到基材上，将石墨烯夹在支撑物之间，形成支撑物‑石墨烯‑支撑物的三明治结构，其内部结构中石墨烯片有部分即形成悬浮状态。这种结构的悬浮石墨烯薄膜提高了石墨烯薄膜的整体性能，热传导率和电导率相比无悬浮点的石墨烯薄膜有将近40％的提高。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种悬浮石墨烯薄膜及其制备方法。

背景技术

石墨烯自身具有优异的性能，使其有望成为未来半导体、微电子机械领域的颠覆性材料。石墨烯在各相关领域的应用也不断得到广泛关注与研究，对石墨烯的本征特性的研究成为其高效应用的关键，但其较强的载流子散射限制电子平均自由程小1μm，一直是研究的主要障碍。在石墨烯传热性能的研究中，一般认为在沟道的两端，石墨烯与层之间的热量流失可被忽略。因此，非悬浮与悬浮石墨烯的热导率一样。然而有研究表明，由于在石墨烯与衬底界面间的声子泄漏使得非悬浮石墨烯的热导率比悬浮石墨烯低，有研究结果显示悬浮石墨烯的热导率是普通非石墨烯的热导率高出1倍。

现技术也有相关的搭建网状、平行三维结构的导电材料骨架，但是都是采用在溶液中搭建成功后制成溶胶后涂覆到基材上，烘干无溶剂后成膜，其内部的微观结构很难形成理想的三维结构，即使形成三维镂空结构，其导电材料也是由粘结剂等物质进行固定、填充到整个膜结构中，无法达到悬浮的程度，这就极度限制了石墨烯材料的性能。

悬浮石墨烯的制备一般采用直接生长和转移的方法：直接生长法可以避免引入杂质，同时降低石墨烯被破坏的可能性，但其可控性有待进一步研究；转移法存在操作流程复杂、基底的处理污染高的缺点。

发明内容

基于上述现有技术制备悬浮石墨烯的不足，本发明提供一种悬浮石墨烯薄膜及其制备方法。本发明采用如下技术方案：

1.一种悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述薄膜包括依次层叠放置的底膜、石墨烯层和覆膜，所述底膜包括第一基材层和第一支撑层，所述覆膜包括第二基材层和第二支撑层，所述第一支撑层和所述第二支撑层均位于靠近所述石墨烯层的一面。

2.根据项1所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述悬浮石墨烯薄膜的厚度为1.5至4.5μm。

3.根据项1所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯层厚度为0.5-1.5μm。

4.根据项1所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述底膜的厚度为0.5-1.5μm。

5.根据项1所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述覆膜的厚度为0.5-1.5μm。

6.根据项1至5任一项所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述第一支撑层和所述第二支撑层的材料形状均选自如下的至少一种：颗粒状粒子、管状粒子、线状粒子。

7.根据项6所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述颗粒状粒子粒径为0.05-1.45μm。

8.根据项6所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述管状粒子和线状粒子的线径尺寸为10-50nm、线长为10-20μm。

9.根据项1至5任一项所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述第一基材层和所述第二基材层至少之一在靠近所述石墨烯层的面上包括粘附层。

10.根据项9所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述粘附层由热塑性聚合物构成。

11.根据项10所述的悬浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯的层数为1-3层，片径为5-10μm。