[发明专利]石墨烯膜材、其制备方法及应用

说明书

本申请公开了一种石墨烯膜材、其制备方法及应用。所述石墨烯膜材的制备方法包括：使一旋转体旋转，并使所述旋转体表面的选定区域在旋转到第一位置时与包含石墨烯材料的制膜液接触，以及使所述制膜液在该选定区域附着且形成液膜，之后使所述液膜在随该选定区域由第一位置继续旋转到第二位置时形成石墨烯膜材料。籍由本申请可以简便快捷地实现石墨烯膜材料的可控制备，且所获石墨烯膜材料在数十纳米到几毫米厚度范围内都具有良好的取向性，其中石墨烯片层可以完整的铺展，片层之间有序堆叠，若再经由还原、石墨化、致密化处理等，可以获得高取向石墨烯导热膜，其具有高导热性能、高导电性能和良好的柔性等优点，在热管理领域有广泛应用前景。

技术领域

本申请涉及一种膜材料的制备方法，特别涉及一种石墨烯膜材、其制备方法及应用。

背景技术

高导热石墨膜是热管理应用中最重要的核心材料之一，在众多热界面材料中具有面内热导率高的优势，商品化热解石墨膜(PGS)的热导率可达1900W/m·K，因其声子导热机制，远高于电子导热机制的金属材料(铜热导率约400W/m·K)。PGS的前驱体为聚酰亚胺膜，经碳化和石墨化处理后制备的PGS导热膜密度和热导率随厚度增加大幅减小，并且具有一定的脆性。石墨烯导热膜层间为有序堆叠的石墨烯片层结构，继承了石墨烯的高力学强度、柔性、高导电、高导热性能，可以很好的弥补这些缺点，替代PGS膜的应用。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯导热膜理想的前驱体，因为GO为经过氧化后的石墨烯，含有很多含氧官能团，具有一定的化学活性和亲水性。GO经还原后可以转变成石墨烯。从GO出发制备石墨烯导热膜一般需要经过配置GO溶液、脱除溶剂制膜、热还原或化学还原、石墨化、致密化等步骤。其中，制备GO膜的方法是影响导热膜品质的最重要因素。常规制膜方法如真空抽滤法、刮涂蒸发法通常是一体式成型方法，即一次铺展大量GO溶液，经脱除溶剂后形成几十到上百微米的GO膜，这种方法制备的GO膜层间取向性随厚度增加而减小，存在很多褶皱和空隙，导热性能等不甚理想，亟待改进。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种石墨烯膜材、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：

本申请的一些实施例提供了一种石墨烯膜材的制备方法，其包括：使一旋转体旋转，并使所述旋转体表面的选定区域在旋转到第一位置时与包含石墨烯材料的制膜液接触，以及使所述制膜液在该选定区域附着且形成液膜，之后使所述液膜在随该选定区域由第一位置继续旋转到第二位置时形成石墨烯膜材。

在一些实施方式中，所述的制备方法具体包括：

第一步骤，包括：使所述旋转体表面的选定区域在旋转到第一位置时与第一制膜液接触，且使所述第一制膜液在该选定区域附着并形成第一液膜，之后使所述第一液膜在随该选定区域由第一位置继续旋转到第二位置时形成第一膜材，所述第一位置与第二位置不同；以及

第二步骤，包括：使所述旋转体表面的该选定区域由第二位置继续旋转到第一位置时与第二制膜液接触，且使所述第二制膜液在该选定区域的第一膜材上附着并形成第二液膜，之后使所述第二液膜在随该选定区域由第一位置继续旋转到第二位置时形成覆盖或敷设在第一膜材上的第二膜材，所述第一制膜液与第二制膜液相同或不同，且所述第一制膜液和第二制膜液中的至少一者含有石墨烯材料；

使所述第一步骤、第二步骤重复进行一次或多次，从而获得多层结构的石墨烯膜材。

在一些实施方式中，所述旋转体为轴线沿水平方向设置的圆筒体，所述旋转体在旋转时下部的局部区域与所述制膜液的液面接触或被浸入所述制膜液并对应于所述第一位置。

在一些实施方式中，所述的制备方法还包括：对所获得的石墨烯膜材进行还原处理，所述石墨烯膜材包含氧化石墨烯，所述还原处理的方式包括热还原或化学还原。

本申请的一些实施例还提供了由前述任一项方法制备的石墨烯膜材料。