CN106865531B - 一种石墨烯卷制机、石墨烯卷和石墨烯磁电机 - Google Patents

一种石墨烯卷制机、石墨烯卷和石墨烯磁电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯卷制机、由所述石墨烯卷制机卷制而成的石墨烯卷，以及安装有所述石墨烯卷的石墨烯磁电机。本发明的石墨烯卷制机包括壳体、设置在壳体外侧的电机、设置在壳体内侧的可转动的主动卷辊和从动卷辊，所述主动卷辊和从动卷辊平行设置，所述电机的动力输出轴与所述主动卷辊同轴固定连接。本发明的石墨烯卷制机，通过该石墨烯卷制机可以制备连续性较好的石墨烯材料，操作过程简单，成本低廉。本发明的石墨烯卷，该石墨烯卷可以替代由金属导线绕制而成的励磁线圈，该石墨烯卷具备质量轻、励磁强度高等优点；本发明的石墨烯磁电机具备体积小、扭力大的特点。

Description

一种石墨烯卷制机、石墨烯卷和石墨烯磁电机
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯卷制机、由所述石墨烯卷制机卷制而成的石墨烯卷，以及安装有所述石墨烯卷的石墨烯磁电机。
背景技术
石墨烯是一种由单层碳原子构成的蜂窝状二维薄片，具有很多出色的电特性、热特性以及机械特性，被视为革命性的神奇材料。但石墨烯的制备并非容易，自2004年Geim等首次用微机械剥离法制备出石墨烯以来，科研人员开发出众多制备石墨烯的方法，其中比较主流的方法有外延生长法、化学气相沉淀(CVD)法和氧化石墨还原法等。
石墨烯首先由微机械剥离法制得，目前机械剥离法仍是实验室制备石墨烯的常用方法之一。微机械剥离法是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离，最终得到单层或数层的石墨烯。该法操作简单、制作样本质量高，是当前制取单层高品质石墨烯的主要方法。但其可控性较差，制得的石墨烯尺寸较小且存在很大的不确定性，同时效率低，成本高，不适合大规模生产。
针对石墨烯微机械剥离法可控性差以及制得的石墨烯尺寸较小的问题，本申请人设计了一种石墨烯制造机械，其可制备出连续性较好的石墨烯材料。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种石墨烯卷制机，通过该石墨烯卷制机可以制备连续性较好的石墨烯材料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明的一种石墨烯卷制机，包括壳体、设置在壳体外侧的电机、设置在壳体内侧的可转动的主动卷辊和从动卷辊，所述主动卷辊和从动卷辊平行设置，所述电机的动力输出轴与所述主动卷辊同轴固定连接；还包括设置在壳体内侧的转轴，所述转轴与所述主动卷辊和从动卷辊平行设置；还包括圆柱形的石墨烯供体，所述石墨烯供体的中心具有通孔A，所述转轴可插入到所述通孔A中且与所述通孔A周向固定连接；还包括绝缘材料制成的胶带，所述胶带套设在所述从动卷辊上，胶带的另一端从石墨烯供体的圆柱形表面绕过然后固定在主动卷辊上，胶带的粘性面与石墨的圆柱形表面相互接触。
所述石墨烯供体包括一个圆柱形的轴心,所述通孔A设置轴心上，所述轴心的外圆周面上套设一金属环，所述金属环的外圆周面上粘附有多层石墨烯片。该圆柱形的石墨烯供体的制备方法如下：在条形金属基板上附涂光刻胶，将石墨板材粘贴在光刻胶上，加压，同时高温加热，冷却后将石墨片材从金属基板上取下，金属基板上则留有一定厚度的石墨，用胶带采用机械剥离法，预先黏除部分金属基板上石墨，使得金属基板上最后留有20-30层左右的石墨烯；将金属基板弯成金属环并固定在转轴上形成所述的石墨烯供体。
进一步，所述主动卷辊或从动卷辊与转轴之间的中心距离大于圆柱形的石墨烯供体的半径，所述主动卷辊和从动卷辊之间的中心距离小于圆柱形的石墨烯供体的半径。
本发明的目的之二是提供一种由石墨烯卷制机制成的石墨烯卷，该石墨烯卷可以替代由金属导线绕制而成的励磁线圈。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明的石墨烯卷，包括一个由铁磁性材料制成的卷芯和卷制在卷芯上面的胶带，胶带的夹层中含有单层和/或多层石墨烯片，胶带的内侧端和外侧端分别连接有导电金属线，所述导电金属线与胶带夹层之间的石墨烯接触，所述卷芯的中部具有通孔B，所述卷芯通过通孔B能够同轴套设在所述主动卷辊上。
本发明的目的之三是提供一种安装有有石墨烯卷的石墨烯磁电机，该石墨烯磁电机具备体积小、扭力大的特点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明的石墨烯磁电机，包括转子和定子，所述转子的内圆周壁上设置有多块磁钢，所述多块磁钢均匀分布，所述定子的外圆周面周向上均布有多个凸极，所述卷芯的通孔B内设置有内螺纹，所述凸极上设置有与所述内螺纹螺纹配合的外螺纹，所述石墨烯卷通过所述内螺纹和外螺纹的螺纹配合来固定在所述凸极上。
本发明的有益效果是：
1.本发明的石墨烯卷制机，通过该石墨烯卷制机可以制备连续性较好的石墨烯材料，操作过程简单，成本低廉；
2.本发明的石墨烯卷，该石墨烯卷可以替代由金属导线绕制而成的励磁线圈，该石墨烯卷具备质量轻、励磁强度高等优点；
3.本发明的石墨烯磁电机具备体积小、扭力大的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1中石墨烯卷制机的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1中石墨烯供体的立体结构示意图；
图3为本发明实施例2中石墨烯卷的结构示意图；
图4为本发明实施例3中石墨烯磁电机的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例1石墨烯卷制机
如图1和2所示，本实施例中的一种石墨烯卷制机，包括壳体1、设置在壳体1外侧的电机2、设置在壳体1内侧的可转动的主动卷辊3和从动卷辊4，所述主动卷辊3和从动卷辊4平行设置，所述电机2的动力输出轴与所述主动卷辊3同轴固定连接；还包括设置在壳体内侧的转轴，所述转轴6与所述主动卷辊3和从动卷辊平行设置；还包括圆柱形的石墨烯供体7，所述石墨烯供体7的中心具有通孔A8，所述转轴6可插入到所述通孔A8中且与所述通孔A8周向固定连接；还包括绝缘材料制成的胶带9，所述胶带采用耐高温耐酸碱的聚四氟乙烯薄膜主体，主体表面附涂压敏胶，所述胶带9套设在所述从动卷辊4上，胶带9的另一端从石墨烯供体7的圆柱形表面绕过然后固定在主动卷辊3上，胶带的粘性面与石墨的圆柱形表面相互接触。所述石墨烯供体包括一个圆柱形的轴心，所述通孔A设置轴心上，所述轴心的外圆周面上套设一金属环，所述金属环的外圆周面上粘附有多层石墨烯片。具体地，所述主动卷辊3或从动卷辊4与转轴6之间的中心距离大于圆柱形的石墨烯供体的半径，所述主动卷辊3和从动卷辊4之间的中心距离小于圆柱形的石墨烯供体的半径，上述设置使得胶带可以大面积地缠绕在石墨烯供体表面，从而可以提高主动卷辊的卷制速度。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括设置在壳体内侧的压辊5，所述压辊5与转轴6平行设置，压辊的表面有弹性材料制成。工作时，压辊的弹性表面弹抵在石墨烯供体表面，用于压紧石墨烯供体表面的胶带。
另外，圆柱形的石墨烯供体的制备方法如下：在条形金属基板上附涂光刻胶，将石墨板材粘贴在光刻胶上，加压，同时高温加热，冷却后将石墨片材从金属基板上取下，金属基板上则留有一定厚度的石墨，用胶带采用机械剥离法，预先黏除部分金属基板上石墨，使得金属基板上最后留有20-30层左右的石墨烯；将金属基板弯成金属环并固定在转轴上形成所述的石墨烯供体。
本发明的石墨烯卷制机的工作原理如下：开始时，将胶带的一端固定主动卷辊上，通过主动卷辊带动胶带和从动卷辊一起转动，由于胶带的粘黏面从石墨烯供体表面绕过，所以胶带转动过程中会带动石墨烯供体旋转，同时胶带会从石墨烯供体上撕下若干层厚度的石墨烯，然后黏贴有石墨烯层的胶带在主动卷辊处卷成石墨烯卷。
本实施例2石墨烯卷
如图3所示，本实施例中的石墨烯卷，包括一个由铁磁性材料制成的卷芯11和卷制在卷芯上面的胶带9，胶带9的夹层中含有单层和/或多层石墨烯片，胶带的内侧端和外侧端分别连接有导电金属线10，所述导电金属线与胶带夹层之间的石墨烯接触，所述卷芯11的中部具有通孔B12，所述卷芯通过通孔B12能够同轴套设在所述主动卷辊3上。本实施例中的石墨烯卷可以替代由金属导线绕制而成的励磁线圈。
本实施例3石墨烯磁电机
如图4所示，本实施例中的石墨烯磁电机，包括转子13和定子14，所述转子13的内圆周壁上设置有多块磁钢15，所述多块磁钢均匀分布，所述定子的外圆周面周向上均布有多个凸极16，所述卷芯11的通孔B12内设置有内螺纹，所述凸极16上设置有与所述内螺纹螺纹配合的外螺纹，所述石墨烯卷17通过所述内螺纹和外螺纹的螺纹配合来固定在所述凸极上。本实施例中所述转子为发动机的飞轮，通过飞轮的旋转带动磁电机发电。本发明的石墨烯磁电机具备体积小、扭力大的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种石墨烯卷制机，其特征在于：包括壳体(1)、设置在壳体(1)外侧的电机(2)、设置在壳体(1)内侧的可转动的主动卷辊(3)和从动卷辊(4)，所述主动卷辊(3)和从动卷辊(4)平行设置，所述电机(2)的动力输出轴与所述主动卷辊(3)同轴固定连接；还包括设置在壳体内侧的转轴(6)，所述转轴(6)与所述主动卷辊(3)和从动卷辊平行设置；还包括圆柱形的石墨烯供体(7)，所述石墨烯供体(7)的中心具有通孔A(8)，所述转轴(6)可插入到所述通孔A(8)中且与所述通孔A(8)周向固定连接；还包括绝缘材料制成的胶带(9)，所述胶带(9)套设在所述从动卷辊(4)上，胶带(9)的另一端从石墨烯供体(7)的圆柱形表面绕过然后固定在主动卷辊(3)上，胶带的粘性面与石墨的圆柱形表面相互接触；
所述主动卷辊(3)或从动卷辊(4)与转轴(6)之间的中心距离大于圆柱形的石墨烯供体的半径，所述主动卷辊(3)和从动卷辊(4)之间的中心距离小于圆柱形的石墨烯供体的半径；
所述石墨烯卷制机还包括设置在壳体内侧的压辊(5)，所述压辊(5)与转轴(6)平行设置，压辊的表面有弹性材料制成；
上述石墨烯卷制机制成的石墨烯卷包括一个由铁磁性材料制成的卷芯(11)和卷制在卷芯上面的胶带(9)，胶带(9)的夹层中含有单层和/或多层石墨烯片，胶带的内侧端和外侧端分别连接有导电金属线(10)，所述导电金属线与胶带夹层之间的石墨烯接触，所述卷芯(11)的中部具有通孔B(12)，所述卷芯通过通孔B(12)能够同轴套设在所述主动卷辊(3)上。
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