CN106698396B - 真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法，包括平台、真空室罩、电磁震荡器、石墨烯盒斗和压力板，其特征是将工业化量产的粉状石墨烯碎片在平台和真空室罩组合的真空室内，由电磁震荡器小幅高频震动石墨烯盒斗，使石墨烯碎片在无气阻状态下摩擦展平，在相互碰撞中对接延展二维晶体，使之成为更接近连续石墨烯二维晶片性质和性能的石墨烯膜片，本发明与现有技术相比，装置结构简单、制做容易、使用方便、易于普及和批量投入及量产，其产品成品性能特质更接近连续石墨烯，且厚度和面积易控，为石墨烯高端应用提供更广阔前景和可能。

Description

真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法

一、技术领域：

本发明属于新材料加工制作，具体的说是一种真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法。

二、背景技术：

石墨烯以其在电学、热学、力学等方面卓越的优势特性、性能受到社会的普遍关注和重视，被称为颠覆世界的新材料，成为相关业界人员、单位、企业的热门话题、研究对象和争相开发的热门行业。目前，我国的石墨烯研发和生产均走在世界前列，但是大多数的研究开发多存在人财分散、规模小、层次低、各自为政、千篇一律、齐头并进的重复状态。出成果、出产品、出效益成为普遍的追求目标，急功近利、赶时髦、追风头、抢项目的时尚风潮完全有可能将各国同在一个起跑线，我国占有诸多优势的中国石墨烯地位丧失领先势头。

现行工业化生产石墨烯途径主要有物理方法：如微机械剥离法、印章切取转移印法、模板法等；化学方法：如氧化——还原法，溶液剥离法、加热Si-C法、化学气相沉积法、氧化2分散2还原法等。以上述方法生产的石墨烯产品多呈灰蛾状，称石墨烯粉，其体积增扩了数百倍，实则为细小的杂乱无序堆积的石墨烯碎片，称作粉状石墨烯碎片更妥当准确。石墨烯产品质量的高低优劣，主要以二维晶体的石墨烯碎片含量、二维晶体片层数及碎片面积大小等主要指标而异，这与一般人观念中向四向无限延伸的二维概念相去甚远，与具备和具有体现石墨烯全部理化性质和性能的完整、连续石墨烯结构相去甚远。

仅以上述此类方法生产的石墨烯，在众多试验研究和应用实践中已经展现出超凡的性能和功能，更多神秘和重要的性质和功能还有待破解和验证。但就目前状况而言，不同企业，采用不同方法生产的石墨烯产品，其性能和功能存在着巨大差异，造成这种差异的原因，理所当然的是该产品中石墨烯含量的多寡、碎片中二维晶片层数的多少和碎片连续面积的大小。但是在此处忽略了一个同等重要、同样制约此类石墨烯产品性能的重要因素——即石墨烯碎片的排列次序问题。

石墨烯之所以具有全方位的理化方面，特别是电学、热学、力学等方面的卓越优势特性和性能，备受社会的关注和重视，其原因是在石墨烯的化学结构中，每个碳原子都在一个平面上均匀与三个碳原子相连，形成性质稳定和结构牢固的共价健组合的二维结晶体，而且是人类截止目前在自然界中发现的唯一一种具有二维结晶性质的物质。在石墨烯的二维结构中，其电子移动、热传导和拉伸涨力等都具有严格的与其结构相一致的方向性规则，只有连续的全程二维晶体结构，才能实现电、热、力的最佳传递径向。在粉状石墨烯碎片的无序集合体中，电、热、力的传导均沿每个石墨烯碎片单体的方向曲线完成，与其全部本质优势性能存在巨大差距。

因此，在目前尚难以以二方连续无限延伸，以四方连续无限扩展方式工业化量产完整石墨烯二维晶片的当下，如何实现石墨烯碎片间横向水平的二维拼接，或纵向垂直的三维叠排，实现石墨烯碎片制成品细微构成中的有序化排列，仍不失为弥补石墨烯碎片不足，使其性能和功能更接近于完整石墨烯本质属性的有效方法。

三、发明内容

本发明的目的是针对以上现状和问题，提供一种有序排列粉状石墨烯碎片，使由此生产的石墨烯制品接近单层碳原子二维结晶体结构所具备的理化本质性能和功能的真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法，其包括平台、真空室罩、密封条、把手、铰链、进出气孔、电磁震荡器、压力板、密封圈、压力板支架、阻尼沉降器、石墨烯盒斗、透气孔、隔离纸、石墨烯碎片、锁紧扣把、真空室和定位档，其特征是将工业化量产的粉状石墨烯碎片定量装入底面铺有隔离纸的石墨烯盒斗再覆盖一层隔离纸，定位安置于真空室内平台上，由真空室罩密封，经进出气孔抽取空气，由电磁震荡器高频小幅水平振动石墨烯盒斗，使石墨烯碎片在无气阻环境中摩擦碰撞展平，控制阻尼沉降器将压力板降入并密封上口；开启进出气孔，涌入空气的强大压力通过压力板将石墨烯碎片压实成板状膜片；

所述真空室由平台及铰链连接的真空室罩组成，真空室内平台上设置进出气孔并与真空泵连接及限定石墨烯盒斗的定位档；真空室罩为穹窿顶、下端开放的圆筒，下沿设置密封条，与铰链相对侧设置关启把手和锁紧扣把；

所述的石墨烯盒斗为圆形或矩形垂直立边的平底盘状，其径值与压力板密封匹配，其底面设置多个楔形或拔台的透气孔，垂直立边与电磁震荡器对应处设置牢固连接的矽钢片板；

所述压力板为周边镶嵌密封圈，由压力板支架和阻尼沉降器控制，设置多块用于周转；

所述电磁震荡器固定安装于真空室内平台上，设置弹簧与定位档配合限定震幅。

本发明的真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法与现有技术相比，在真空无气阻环境中，小幅高频震荡，使易于工业化量产的粉状石墨烯碎片在与隔离纸的摩擦中展平，在碎片相互间的碰撞中对接延展二维结晶，使生产的石墨烯板膜更接近连续石墨烯的性质和性能，对工业化量产石墨烯及制品具有特殊意义，同时还具有以下显著特点和优点：

1、真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法的装置结构简单、制作容易、使用方便、易于普及和批量工业化投入和量产。

2、其产品成品的性能物质更接近连续石墨烯，且厚度和面积易控，为石墨烯更高端应用提供更多可能。

四、附图说明：

图1为真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法的侧剖面示意图。

图中：1平台、2真空室置、3密封条、4把手、5铰链、6进出气孔、7电磁震荡器、8压力板、9密封圈、10压力板支架、11阻尼沉降器、12石墨烯盒斗、13透气孔、14隔离低、15石墨烯碎片、16锁紧扣把、17、真空室、18定位档。

五、具体实施方式：

下面结合说明书附图对本发明作以下进一步详细说明：

如图1所示，真空室17由平台1为底，与铰链5连接的真空室罩2组成。真空室17内的平台1上设置与真空泵连接的进出气孔及限定石墨烯盒斗12位置的定位档18。真空室罩2为窟窿顶下端开放的圆筒，下沿设置密封条3，与铰链5相对侧设置关启把手4和锁紧扣把16。石墨烯盒斗12为圆形或矩形垂直立边的平底盘状，其径值与压力板8密封匹配，底面设置多个楔形或拔台的透气孔13。垂直立边与电磁震荡器7对应处设置一牢固连接的矽钢片板。压力板8周边镶嵌密封圈9，由压力板支架10和阻尼沉降器11控制，设置多块用于周转。石磁震荡器7固定安装于真空室17内的平台上，设置弹簧与定位档18配合限定震荡幅度。

使用中，用楔形或圆形塞密闭石墨烯盒斗12底面的透气孔13，将定量的石墨烯碎片15装入底面铺有隔离纸14的石墨烯盒斗12并摊平，再覆盖一层隔离纸14，握把手4打开真空室罩2，将石墨烯盒斗12对准电磁震荡器7挤压弹簧，安置于定位档18限定的位置。安装压力板8于压力板支架10上，放下真空室罩2并以锁紧扣把16关严，启动真空泵持续抽取真空室17内空气，开启电磁震荡器7，使石墨烯盒斗12小幅高频震动，至石墨烯碎片15在无气阻环境中摩擦碰撞、展平，暂停震荡后启动阻尼沉降器11，通过压力板支架10将压力板8置入石墨烯盒斗12压实后摘离，再次启动电磁震荡器7的同时打开进出气孔6，强大气压进一步压实石墨烯碎片15成有序排列组合的石墨烯板膜，开启真空室罩2，取出石墨烯盒斗12，清除透气孔13内气塞，揭取两层隔离纸14包装保护的石墨烯板膜待用。

除说明书所述的技术特征外，均为本领域专业人员的已经技术。

Claims (1)

1.一种真空震荡加压制取粉状石墨烯膜片方法，其包括平台、真空室罩、密封条、把手、铰链、进出气孔、电磁震荡器、压力板、密封圈、压力板支架、阻尼沉降器、石墨烯盒斗、透气孔、隔离纸、石墨烯碎片、锁紧扣把、真空室和定位档，其特征是将工业化量产的粉状石墨烯碎片定量装入底面铺有隔离纸的石墨烯盒斗再覆盖一层隔离纸，定位安置于真空室内平台上，由真空室罩密封，经进出气孔抽取空气，由电磁震荡器高频小幅水平振动石墨烯盒斗，使石墨烯碎片在无气阻环境中摩擦碰撞展平，控制阻尼沉降器将压力板降入并密封上口；开启进出气孔，涌入空气的强大压力通过压力板将石墨烯碎片压实成板状膜片；

A、所述真空室由平台及铰链连接的真空室罩组成，真空室内平台上设置进出气孔并与真空泵连接及限定石墨烯盒斗的定位档；真空室罩为穹窿顶、下端开放的圆筒，下沿设置密封条，与铰链相对侧设置关启把手和锁紧扣把；

B、所述的石墨烯盒斗为圆形或矩形垂直立边的平底盘状，其径值与压力板密封匹配，其底面设置多个楔形或拔台的透气孔，垂直立边与电磁震荡器对应处设置牢固连接的硅钢片板；

C、所述压力板为周边镶嵌密封圈，由压力板支架和阻尼沉降器控制，设置多块用于周转；

D、所述电磁震荡器固定安装于真空室内平台上，设置弹簧与定位档配合限定震幅。

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