由于氧化墨烯表面仔在大:的鈑I{ 能川.喪脫f{ { 良好的親水性.昕以不儀能高度分散廠水溶液或j他仃饑劑中.而且在一定反應(yīng)條件F能轉(zhuǎn)變幻彳f維忖架納fj1J的1,烯水凝膠或氣凝膠。當(dāng)前二維r烯常川I制衙‘法』三要仃水熱法、化學(xué)氣相沉積法、自組裝法干¨31)¨印法2.3.1水熱法水熱法是制備三維石墨烯凝膠**l】的‘法。水熱條件下,氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中的含瓴If能Ⅲ逐漸被還,軛結(jié)構(gòu)逐漸被修復(fù),還原后的石墨烯,;之Ihjfl0電斥力減?。畨毫ψ饔孟滦纬闪讼嘟获g的骨架狀r烯水凝膠。Iji等…將氧化石墨超聲分散】l8O(卜水熱眨心l.制得海綿狀的三維什墨烯氣凝膠。j際比太f!l達(dá)l32I31。?!。.具有比膨脹墨和其他仃機(jī)【】發(fā)I;付制&r的ll殷附能Wu等。利用水熱法合成了連通,、孔人小為一9~3.5nnl、島比表而積和低質(zhì)蛀密度的彩孔狀-2II:r烯凝膠。此外.Song等利用該法成功i火僻J能II殷附水又能吸附油的雙親性多功能墨烯泡沭。石墨烯防腐漿料可與基體材料進(jìn)行復(fù)合,從而賦予該材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械增強(qiáng)的性能。全國生產(chǎn)氧化石墨烯研發(fā)
在聲學(xué)領(lǐng)域,利用石墨烯材料極低的質(zhì)量密度、極薄的厚度以及極高的機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)異特性,其可作為振膜應(yīng)用于發(fā)聲器件中,可獲得優(yōu)異的頻譜特性。第六元素研發(fā)的石墨烯振膜,經(jīng)過客戶測(cè)試,該石墨烯發(fā)聲器件具有非常好的頻譜特性,保真度高。溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中,形成低濃度的分散液,利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力,此時(shí)溶劑可以插入石墨層間,進(jìn)行層層剝離,制備出石墨烯。此方法不會(huì)像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結(jié)構(gòu),可以制備高質(zhì)量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的產(chǎn)率比較高(大約為8%),電導(dǎo)率為6500S/m。研究發(fā)現(xiàn)高定向熱裂解石墨、熱膨脹石墨和微晶人造石墨適合用于溶劑剝離法制備石墨烯。溶劑剝離法可以制備高質(zhì)量的石墨烯,整個(gè)液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷,為其在微電子學(xué)、多功能復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景。缺點(diǎn)是產(chǎn)率很低。標(biāo)準(zhǔn)氧化石墨烯功能石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑,可有效提高電池能量,改善循環(huán)壽命和倍率性能。
提升材料的分散能力與復(fù)合結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。通過均勻分散與活性材料達(dá)到良好的電化學(xué)接觸是碳納米管與石墨稀在用作導(dǎo)電添加劑與復(fù)合導(dǎo)電結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)揮性能的關(guān)鍵。特別是在鋰硫電池中,一般所制備的碳硫復(fù)合電極中碳材料的含量往往超過30%,嚴(yán)重影響了所制備硫電極的實(shí)際比容量性能,因而需要通過提高碳材料的分散能力與復(fù)合電極的制備技術(shù)以在高硫負(fù)載率下,仍能保證復(fù)合電極較高性能的發(fā)揮。(3)開發(fā)新的應(yīng)用模式。對(duì)碳納米管與石墨烯的應(yīng)用可不限于其本身,而是通過諸如碳納米管與石墨烯的復(fù)合或兩者與其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合,以不同材料間的協(xié)同作用來構(gòu)筑更為完善的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。同時(shí)也通過降低碳納米管與石墨烯在電極中的使用量,有效降低材料的應(yīng)用成本。
氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法:Brodie法,Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制備過程的時(shí)效性相對(duì)較好而且制備過程中也比較安全,是目前**常用的一種。它采用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經(jīng)氧化反應(yīng)之后,得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在平面上主要為酚羥基和環(huán)氧基團(tuán)的石墨薄片,此石墨薄片層可以經(jīng)超聲或高剪切劇烈攪拌剝離為氧化石墨烯,并在水中形成穩(wěn)定、淺棕黃色的單層氧化石墨烯懸浮液。由于共軛網(wǎng)絡(luò)受到嚴(yán)重的官能化,氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質(zhì)。經(jīng)還原處理可進(jìn)行部分還原,得到化學(xué)修飾的石墨烯薄片。雖然得到的石墨烯產(chǎn)物或還原氧化石墨烯都具有較多的缺陷,導(dǎo)致其導(dǎo)電性不如原始的石墨烯,不過這個(gè)氧化?剝離?還原的制程可有效地讓不可溶的石墨粉末在水中變得可加工,提供制作還原氧化石墨烯的途徑。而且其簡(jiǎn)易的制程及其溶液可加工性,考慮量產(chǎn)的工業(yè)制程中,上述工藝已成為制造石墨烯相關(guān)材料及組件的極具吸引力的工藝過程。玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料戶外使用具有超長(zhǎng)耐候性。
石墨烯薄膜具有優(yōu)異的面內(nèi)熱導(dǎo)率和良好的柔鈿性,因此經(jīng)常在可穿戴設(shè)備、電子設(shè)備等領(lǐng)域被用作散熱材料使用。劉忠范院士團(tuán)隊(duì)[78]通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)石墨烯納米壁,得到的納米壁具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和出色的熱導(dǎo)率。在輸入電流為350mA的情況下,基于石墨烯納米壁組裝的LED在光輸出功率方面提高了37%左右,而溫度卻降低了3.8%,說明石墨烯納米壁可用作LED應(yīng)用中增強(qiáng)散熱的良好材料。Kim[79]等人使用球磨法將氟化石墨剝落為氟化石墨烯溶液,然后通過真空抽濾得到10pm厚的超薄氟化石墨烯薄膜(EGF),顯示出242Wm-1K-1的優(yōu)異面內(nèi)熱導(dǎo)率。Guo_等人通過涂布法制備了一種厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。這種石墨烯薄膜具有良好的柔韌性和優(yōu)異的導(dǎo)熱性能,在施加3.2V電壓時(shí),薄膜可以在6s內(nèi)從室溫快速升溫至45°C。而去除外加電壓后,石墨烯薄膜可在5s內(nèi)迅速冷卻至室溫,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其既具有快速的電加熱響應(yīng),又具有高效的散熱能力。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,氧化石墨烯實(shí)際上具有兩親性,從石墨烯薄片邊呈現(xiàn)親水至疏水的性質(zhì)分布。福建生產(chǎn)氧化石墨烯售價(jià)
高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級(jí)銅。全國生產(chǎn)氧化石墨烯研發(fā)
除了可以將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)之外,石墨烯相變材料也可以將電能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)。Wang[65]等人通過冰模板法制備了石墨烯納米片(GNP)氣凝膠,然后與石蠟復(fù)合得到相變復(fù)合材料,具有高導(dǎo)熱性、較好的形狀穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,當(dāng)GNP含量為4.1wt%時(shí)熱導(dǎo)率可達(dá)到1.42Wm-11C1。此外,當(dāng)電壓為5V時(shí),流經(jīng)樣品的電流約為1.18A,此時(shí)溫度迅速升高,證實(shí)了其出色的電熱轉(zhuǎn)換能力。Li[66】等人將氣相擴(kuò)散法和溶膠-凝膠法相結(jié)合,通過超臨界C02干燥和熱退火過程,制備了具有各向異性網(wǎng)絡(luò)的三維石墨烯氣凝膠,導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率分別高達(dá)1.71士0.2Wnr11C1和341.3Snr1。其相變復(fù)合材料在施加1?3V的電壓時(shí),電-熱轉(zhuǎn)換效率比較高可以達(dá)到85%。這項(xiàng)工作能夠?yàn)殚_發(fā)智能的電-熱轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ),并證明了石墨烯相變復(fù)合材料在電子設(shè)備、太陽能存儲(chǔ)利用、熱管理系統(tǒng)等領(lǐng)域具備的潛力。全國生產(chǎn)氧化石墨烯研發(fā)