[发明专利]石墨烯、石墨烯组合物、利用其的石墨烯纤维的制备方法以及通过该方法制备的石墨烯纤维

说明书

本发明涉及石墨烯、包含该石墨烯的石墨烯组合物、利用该石墨烯的石墨烯纤维的制备方法以及通过所述制备方法制得的石墨烯纤维，本发明的石墨烯的特征在于，包含取代基，所述取代基含有一个以上的醚基和一个以上的胺基。

技术领域

本发明涉及含取代基的官能化的石墨烯、包含该石墨烯的石墨烯组合物、利用该石墨烯的石墨烯纤维的制备方法以及通过所述制备方法制得的石墨烯纤维。

背景技术

通常，石墨烯(graphene)具有优异的结构和化学稳定性以及导热性。此外，由于仅由一种相对较轻的元素即碳构成，易于加工一维或二维纳米图案。由于这些电气、结构、化学和经济特性，石墨烯有望在未来替代硅基半导体技术和透明电极，其优异的机械性能有望应用于柔性电子器件。

另一方面，石墨烯由于其疏水性而容易团聚，因此不易分散在大多数溶剂中，但具有相似表面能的溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)除外。

为了解决这种问题，已知以往使用两亲性(amphipathic)分散剂的方法，其中，分散剂的疏水部分会吸附在石墨烯表面，亲水部分能够抑制相邻石墨烯之间的团聚，从而提高溶剂中的分散性。但是，由于这种方法是石墨烯和分散剂之间的物理键其缺点在于石墨烯的分散性很难长期保持。

在现有的石墨烯纤维的制备中，使用氧化石墨烯溶液或还原氧化石墨烯溶液作为原料(source)(下文中，也称为“分散液”)。当使用纯氧化石墨烯溶液作为原料时，在石墨烯纤维制造过程中的热处理过程中会出现很多缺陷，这样制得的石墨烯纤维的孔隙率会增加，最终可能导致机械性能、热性能和电气性能降低的问题。另外，即使使用还原氧化石墨烯溶液作为原料，也需要高含量的添加剂，并且难以制备分散性均匀的原料溶液，这样制得的石墨烯纤维不致密，由于取向不良，因此存在机械性能、热性能、电气性能降低的问题。

现有技术文献

韩国公开专利第10-2014-0049082号

发明内容

发明要解决的问题

为了解决上述问题，本发明的一目的在于，提供一种能够在分散液中被官能化为正电荷而具有优异的分散性的石墨烯。另外，本发明的另一目的在于，提供含有所述石墨烯的组合物、使用该组合物的石墨烯纤维的制造方法、以及通过该制造方法制造的石墨烯纤维。

用于解决问题的手段

本发明的一方面在于，提供一种包含一个以上的取代基的石墨烯，所述取代基各自独立地包含一个以上的醚基和一个以上的胺基。

本发明的另一方面在于，提供一种包含本发明一实施例的石墨烯的石墨烯组合物。

本发明的又一方面在于，提供一种石墨烯纤维制备方法以及通过该方法制备的石墨烯纤维，所述方法包括：制备本发明的一实施例的石墨烯的步骤；制备分散有所制得的所述石墨烯的分散液的步骤；以及将所制得的所述分散液纺丝至凝固浴内以制备石墨烯纤维的步骤。

发明效果

本发明的一实施例的石墨烯在与溶剂混合的分散液中表现出优异的分散性。因此，在使用该石墨烯制备石墨烯纤维的情况下，能够制得表面和形状均匀的石墨烯纤维，并且可以减少在热处理过程中可能出现的缺陷，从而能够制得低孔隙率的石墨烯纤维。以这种方式制得的石墨烯纤维致密且呈压缩状态，因此可以表现出优异的机械性能、电气性能和热性能。通过这些性能，本发明制得的石墨烯纤维可作为增强塑料强度的增强材料，还可应用于汽车、飞机、休闲用品等轻量化材料。

本发明的效果不限于以上效果，应当理解为包括可以从本发明的详细说明或权利要求中描述的本发明的结构推断的所有效果。

附图说明

图1是示出本发明的一实施例的石墨烯纤维的制备方法的示意图。

具体实施方式