石墨烯由于具有非同尋常的導(dǎo)電性能、超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度、較好的透光性和化學(xué)穩(wěn)定性,是最有希望作為金屬化成份應(yīng)用于印刷電子器件技術(shù)中。石墨烯的制備方法有化學(xué)氣相沉積法,氧化還原法,液相剝離法等,目前已有報(bào)道采用噴墨印刷法將還原氧化石墨烯用于有機(jī)薄膜晶體管電極、溫度和化學(xué)傳感器等,但由于還原氧化石墨烯并不能*恢復(fù)石墨烯的電子結(jié)構(gòu),電導(dǎo)率明顯下降,而液相剝離法具有低原料成本,可宏量制備,低能耗,純度高,低缺陷的優(yōu)點(diǎn),制備出的石墨烯在電子器件的應(yīng)用方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
石墨烯薄膜制備方法
材料準(zhǔn)備:
聚四氟乙烯110-120、導(dǎo)電石墨溶液10-13、丙烯酰胺20-30、乙撐硫脲0 .1-0 .2、過(guò)硫酸鈉0 .7-1、三硬脂酸甘油酯1-2、三羥甲基丙烷0 .7-1、硬脂酸鈣1-2、8-羥基喹啉0 .6-1。
具體方法步驟:
(1)取2-巰基苯并咪唑,加入到其重量10-14倍的無(wú)水乙醇中,攪拌均勻,加入雙丙酮丙烯酰胺,在50-60℃下保溫?cái)嚢?-5分鐘,得酰胺醇溶液;
(2)取石墨烯,加入到其重量17-20倍的、96-98%的硫酸溶液中,攪拌2-3小時(shí),過(guò)濾,將沉淀水洗,與*混合,加入到上述酰胺醇溶液中,升高溫度為60-65℃,保溫?cái)嚢?-2小時(shí),得氧化酰胺醇溶液;
(3)取雙癸基二甲基*,加入到其重量64-70倍的去離子水中,攪拌均勻,加入三丁基三氯化錫,攪拌均勻,得水分散液;
(4)取上述氧化酰胺醇溶液、水分散液混合,攪拌均勻,送入到75-80℃的恒溫水浴中,保溫?cái)嚢?0-50分鐘,出料,蒸餾除去乙醇,得氧化酰胺水溶液;
(5)取抗壞血酸,加入到上述氧化酰胺水溶液中,攪拌均勻,得所述導(dǎo)電石墨溶液。
(6)取8-羥基喹啉,加入到上述導(dǎo)電石墨溶液中,攪拌均勻,加入三硬脂酸甘油酯,升高溫度為60-65℃,保溫?cái)嚢?-2小時(shí),得導(dǎo)電石墨分散液;
(7)取過(guò)硫酸鈉,加入到其重量20-30倍的去離子水中,攪拌均勻;
(8)取丙烯酰胺,加入到上述導(dǎo)電石墨分散液中,攪拌均勻,送入到反應(yīng)釜中,通入氮?dú)猓{(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度為65-70℃,滴加上述過(guò)硫酸鈉的水溶液,滴加完畢后保溫?cái)嚢?-5小
時(shí),得聚合物導(dǎo)電溶液;
(9)取聚四氟乙烯、三羥甲基丙烷混合,加入到混合料重量20-30倍的去離子水中,超聲10-20分鐘,得烷基化水分散液;
(10)取上述聚合物導(dǎo)電溶液、烷基化水分散液混合,在90-95℃下保溫?cái)嚢?0-20分鐘,過(guò)濾,將沉淀水洗,常溫干燥,得導(dǎo)電聚合物;
(11)取上述導(dǎo)電聚合物,與剩余各原料混合,攪拌均勻,送入到擠出機(jī)中,經(jīng)薄膜吹塑機(jī)
石墨烯薄膜的特性
石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最硬的材料,被稱為“黑金”,因其在導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、厚度、柔軟度等性能上都具有優(yōu)勢(shì),因此被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。
石墨烯導(dǎo)熱性較高,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K,高于碳納米管和金剛石。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定讓它幾乎是*透明的,只能吸收到2.4%的光。采用石墨烯材料制成的導(dǎo)熱膜片可以實(shí)現(xiàn)電池與環(huán)境間的有效散熱。相對(duì)于傳統(tǒng)的石墨片導(dǎo)熱更快,可折疊性更好。
導(dǎo)電性強(qiáng)是石墨烯的又一優(yōu)點(diǎn),在常溫的情況下,石墨烯的電子遷移率超過(guò)15000cm2/V·s。遠(yuǎn)高于納米碳管和矽晶體,而且電阻只有10-6Ω-cm,比銅或者銀更低,是目前電阻率雖小的材料。石墨烯雖然很薄,但是比橡膠柔軟.石墨烯的發(fā)現(xiàn)者,2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者安德烈海姆曾講過(guò),石墨的材料特性,決定其可以被無(wú)限拉伸,同時(shí)彎曲到很大的角度也不會(huì)被斷裂。
石墨烯薄膜的應(yīng)用
可穿戴設(shè)備:實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療
石墨烯良好的導(dǎo)電性和柔軟度使其成為是=可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的優(yōu)先選擇。石墨烯導(dǎo)電油墨可以廉價(jià)地大量生產(chǎn),并可以打印到各種材料中,包括衣服和紙張。
取暖設(shè)備:對(duì)抗寒冷冬日
石墨烯材料擁有較強(qiáng)的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,熱轉(zhuǎn)化率高,可實(shí)現(xiàn)即用即熱的快速升溫體驗(yàn),也是理想的電暖發(fā)熱材料。相比傳統(tǒng)電熱毯,擁有石墨烯涂層加持的美的抱抱毯導(dǎo)熱更快,3秒就能加熱,可以迅速將熱量傳到人體身上,24V的低電壓耗電也更少。
鋰電池:提升充電能力
基于石墨烯的各項(xiàng)特殊理化性質(zhì),石墨烯在電極材料研究領(lǐng)域開(kāi)發(fā)潛力巨大,目前較為常見(jiàn)的鋰離子電池正極材料多為磷酸鐵鋰材料,但LiFePO4的電導(dǎo)率差、鋰離子遷移率較低。若將LiFePO4材料與石墨烯復(fù)合,可以改善其導(dǎo)電能力,提高倍率性能。
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展會(huì)城市:廣州市展會(huì)時(shí)間:2025-03-05