[实用新型]一种柔性石墨烯膜的制备装置

说明书

本实用新型提供了一种柔性石墨烯膜的制备装置，所述装置包括：带加热功能的两块平板、容纳石墨烯膜的空间和固定设施，所述两块平板正对平行设置，所述容纳石墨烯膜的空间位于两块平板之间。所述柔性石墨烯膜的制备装置可用于还原后的石墨烯膜的限域热处理，由该装置制得的石墨烯膜可控制在厚度方向为多孔结构和/或致密结构，厚度均匀，具有优异的柔韧性和耐高温性能，同时具备优异的电磁屏蔽性能。

技术领域

本实用新型属于石墨烯材料加工领域，具体涉及一种柔性石墨烯膜的制备装置。

背景技术

二维平面结构石墨烯具有超高的电导率、优异的导热和力学性能、超大的理论比表面积等不可比拟的性能，是理想的电磁屏蔽材料。将石墨烯纳米片层组装成二维宏观石墨烯膜可最大限度展现石墨烯优异的导电性能，从而在超薄的厚度下获得优异的电磁屏蔽效果。目前，化学氧化法制备氧化石墨烯是大批量廉价制备石墨烯的主要方式，通过氧化石墨烯纳米片层自组装可制备氧化石墨烯膜，进而通过还原获得石墨烯膜。

用于氧化石墨烯膜还原的方法主要有化学还原法和热还原法。氢碘酸还原氧化石墨烯膜是目前最为广泛应用的方法，还原获得的石墨烯膜具有优异的导电性和柔韧性，但氢碘酸还原形成的碘单质极易被石墨烯膜吸附，造成后续清洗需要消耗大量的乙醇，且过程耗时，效果差。在氧化石墨烯膜厚度高于30微米情况下，氢碘酸还原的石墨烯膜表面会出现鼓泡，不平整。值得注意的是，氢碘酸还原的石墨烯膜无法耐受500℃的燃烧，会出现变形和表面褶皱，限制了其后续应用。为了修复氧化石墨烯片层的缺陷，热还原氧化石墨烯膜往往需要高达2000℃以上的高温，极大增加了设备工艺难度和材料加工成本，能耗高，难以实现大规模工业化应用，且超高温获得的石墨烯膜往往变硬变脆，材料柔韧性差。此外，氧化石墨烯膜热还原过程升温速率很慢，需要耗费大量的时间。

CN110002438A公开了一种柔性多孔石墨烯膜及其制备方法和用途，该实用新型将氧化石墨烯膜置于两块平板之间进行热还原或水合肼化学还原膨胀，得到柔性多孔石墨烯膜，从而使得制备得到的柔性多孔石墨烯膜在厚度方向上具有多孔结构。然而，该多孔石墨烯膜还原程度较低，电导率低，还原过程气体释放量少且速率慢，耐高温性能较差。

因此，本领域亟需开发一种高效简便的石墨烯膜的制备装置，使制备得到的石墨烯膜具有更为优异的柔韧性和耐高温性能，使其能够应用于柔性电子器件、便携式电子、可穿戴电子器件等领域。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型在于提供一种柔性石墨烯膜的制备装置。由该装置制得的石墨烯膜可控制在厚度方向为多孔结构和/或致密结构，厚度均匀，具有优异的柔韧性和耐高温性能，同时具备优异的电磁屏蔽性能。

本实用新型的目的之一柔性石墨烯膜的制备装置，所述装置包括：带加热功能的两块平板、容纳石墨烯膜的空间和固定设施，所述两块平板正对平行设置，所述容纳石墨烯膜的空间位于两块平板之间。

本实用新型所述柔性石墨烯膜的制备装置用于还原后的石墨烯膜的限域热处理，将还原后的石墨烯膜置于两块平板之间进行限域热处理，提高了制备得到的耐高温柔性石墨烯膜的厚度均匀性、完整性和柔韧性。本实用新型所述装置在空气气氛下即可进行加热处理，相比超高温热处理需要惰性气体保护，本实用新型方法更加简便，大大简化了制备工艺和条件。

本实用新型装置在使用时，将化学预还原的石墨烯膜置于两块平板之间进行热处理，通过平板的间距调节石墨烯膜的膨胀倍率，从而实现耐高温柔性石墨烯膜厚度和孔分布的可控制备，本实用新型所述方法制备得到的耐高温柔性石墨烯膜的厚度均匀，且较直接热还原得到的石墨烯膜具有更优的柔韧性，制备过程更加省时、方便，避免使用超高温的苛刻条件。本实用新型所述固定设施用于控制两块平板的板面间距在反应过程中不变。平板的板面间距可以任意指定，由垫片进行调节。