CN110232989A - 一种石墨烯导电结构体的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯导电结构体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯导电结构体的制备方法，其通过反复依次涂覆、干燥石墨烯溶液和隔离溶液的方法，在基材里层外/上形成依次相互间隔的多重石墨烯膜和多重隔离膜，从而快速、简便的制备石墨烯导电结构体，且制得的石墨烯导电结构体具有强导电性，导电效率高，同时，为了保证外层/上层的隔离膜能够稳固地覆盖、包裹、附着于里层/下层的石墨烯膜上，在本发明中，还在石墨烯膜上创造性地设计了锚孔锚点位的结构，使得隔离膜可锚固于石墨烯膜上。

Description

一种石墨烯导电结构体的制备方法
【技术领域】
本发明属于碳材料导电技术领域，具体是涉及一种石墨烯导电结构体的制备方法。
【背景技术】
石墨烯，属于纳米材料，目前被称为材料界的“ 黑金”，它集导电/导热性最好、最强韧、最薄等许多优异性能于一体，是目前材料界的研究热点。
石墨烯的比表面积非常大，为2630m2/g，石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性。由于原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子受到的干扰也很小，电子在石墨烯中传输时不易发生散射，约为硅中电子迁移率的140倍，电子迁移在室温下可以达到15000cm2 /( V·S) ，其电导率可达106s/m，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铝、铜和银低很多，只有10 ～ 6Ω·cm 左右，为世界上迄今为止电阻率最小的材料。
因为石墨烯的电阻率极低，电子迁移的速率极快，柔韧性极强，因此被期待用于作为发展新一代更薄、导电速率更快，柔韧性更强的导电产品的核心材料。
针对上述问题，我们提供了一种新的技术方案。
【发明内容】
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯导电结构体的制备方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种石墨烯导电结构体的制备方法，包括有以下步骤：
S1：提供基材里层；
S2：制备石墨烯溶液；
S3：制备隔离溶液：
S4：将石墨烯溶液涂覆于基材里层上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在基材里层上/外形成一重石墨烯膜；
S5：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜上/外形成一重隔离膜；
S6：将石墨烯溶液涂覆于隔离膜上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在隔离膜上/外形成一重石墨烯膜；
S7：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜上/外形成一重隔离膜；
S8：多次重复步骤S6-S7，以在基材里层上/外形成相互依次间隔的多重石墨烯膜和多重隔离膜，得到石墨烯导电结构体。
进一步的改进方案中，在步骤S4-S8中形成的间隔的每一重石墨烯膜上设有至少一个锚点位，所述锚点位设置于石墨烯膜的任意位置，其可供石墨烯膜上层/外层的隔离溶液灌注于锚点位中，并在隔离溶液干燥后使得隔离膜锚固于石墨烯膜上。
进一步的改进方案中，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的芯材。
进一步的改进方案中，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的薄膜。
进一步的改进方案中，所述隔离溶液为有机高分子材料溶液或无机高分子材料溶液。
进一步的改进方案中，所述锚点位为开设有于石墨烯膜上的锚孔。
进一步的改进方案中，所述石墨烯溶液和隔离溶液均通过旋转辊滚筒印刷涂覆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在基材里层外/上层设置多重石墨烯膜，并在内、外或上、下相邻的两重石墨烯膜之间设置隔离膜实现两重石墨烯膜的层间分隔，以使得构建的石墨烯导电结构体，较之单层石墨烯膜结构的导电体，具有更强的导电性，导电性能得到大大提高，同时，为了保证外层/上层的隔离膜能够稳固地覆盖、包裹、附着于里层/下层的石墨烯膜上，在本发明中，还在石墨烯膜上创造性地设计了锚孔锚点位的结构，使得隔离膜可锚固于石墨烯膜上；此外，通过涂覆、干燥的方法形成石墨烯膜和隔离膜，速度快、制备简单，能够快速构建石墨烯导电结构体。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
【附图说明】
图1 为本发明的制备流程示意图；
图2 为本发明制得的石墨烯导电结构体实施例一的结构示意图；
图3 为本发明制得的石墨烯导电结构体实施例二的结构示意图；
图4 为本发明中石墨烯膜和隔离膜之间的结构示意图。
【具体实施方式】
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
附图所显示的方位不能理解为限制本发明的具体保护范围，仅供较佳实施例的参考理解，可以图中所示的产品部件进行位置的变化或数量增加或结构简化。
说明书中所述的“连接”及附图中所示出的部件相互“连接”关系，可以理解为固定地连接或可拆卸连接或形成一体的连接；可以是直接直接相连或通过中间媒介相连，本领域普通技术人员可以根据具体情况理解连接关系而可以得出螺接或铆接或焊接或卡接或嵌接等方式以适宜的方式进行不同实施方式替用。
说明书中所述的上、下、左、右、顶、底等方位词及附图中所示出方位，各部件可直接接触或通过它们之间的另外特征接触；如在上方可以为正上方和斜上方，或它仅表示高于其他物；其他方位也可作类推理解。
说明书及附图中所表示出的具有实体形状部件的制作材料，可以采用金属材料或非金属材料或其他合成材料；凡涉及具有实体形状的部件所采用的机械加工工艺可以是冲压、锻压、铸造、线切割、激光切割、铸造、注塑、数铣、三维打印、机加工等等；本领域普通技术人员可以根据不同的加工条件、成本、精度进行适应性地选用或组合选用，但不限于上述材料和制作工艺。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明为一种石墨烯导电结构体的制备方法，如图1所示，包括有以下步骤：
S1：提供基材里层；
S2：制备石墨烯溶液；
S3：制备隔离溶液：
S4：将石墨烯溶液涂覆于基材里层上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在基材里层上/外形成一重石墨烯膜30，在此单重石墨烯膜30的厚度小于五层石墨烯层的厚度；
S5：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜30上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜30上/外形成一重隔离膜40；
S6：将石墨烯溶液涂覆于隔离膜40上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在隔离膜40上/外形成一重石墨烯膜30；
S7：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜30上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜30上/外形成一重隔离膜40；
S8：多次重复步骤S6-S7，以在基材里层上/外形成相互依次间隔的多重石墨烯膜30和多重隔离膜40，得到石墨烯导电结构体。
进一步的改进方案中，如图4所示，在步骤S4-S8中形成的间隔的每一重石墨烯膜30上设有至少一个锚点位60，所述锚点位60设置于石墨烯膜30的任意位置，其可供石墨烯膜30上层/外层的隔离溶液灌注于锚点位60中，并在隔离溶液干燥后使得隔离膜40锚固于石墨烯膜30上。
在实施例一中，如图2所示，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的芯材10，在此实施例中，石墨烯膜30和隔离膜40依次相隔层层包裹于芯材10外，所述石墨烯溶液和隔离溶液均通过旋转辊滚筒印刷涂覆，此外，在制得的石墨烯导电结构体上还包裹有一层外保护套50。
在实施例二中，如图3所示，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的薄膜20，在此实施例中，石墨烯膜30和隔离膜40依次相隔层层堆叠于薄膜20上。
进一步的改进方案中，所述隔离溶液为有机高分子材料溶液或无机高分子材料溶液。
进一步的改进方案中，如图4所示，所述锚点位60为开设有于石墨烯膜30上的锚孔。
本发明在基材里层外/上层设置多重石墨烯膜30，并在内、外或上、下相邻的两重石墨烯膜30之间设置隔离膜40实现两重石墨烯膜30的层间分隔，以使得构建的石墨烯导电结构体，较之单层石墨烯膜结构的导电体，具有更强的导电性，导电性能得到大大提高，同时，为了保证外层/上层的隔离膜40能够稳固地覆盖、包裹、附着于里层/下层的石墨烯膜30上，在本发明中，还在石墨烯膜30上创造性地设计了锚孔锚点位60的结构，使得隔离膜40可锚固于石墨烯膜30上；此外，通过涂覆、干燥的方法形成石墨烯膜30和隔离膜40，速度快、制备简单，能够快速构建石墨烯导电结构体。
尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。

Claims (7)

1.一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
S1：提供基材里层；
S2：制备石墨烯溶液；
S3：制备隔离溶液：
S4：将石墨烯溶液涂覆于基材里层上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在基材里层上/外形成一重石墨烯膜；
S5：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜上/外形成一重隔离膜；
S6：将石墨烯溶液涂覆于隔离膜上/外，然后将石墨烯溶液干燥，使得在隔离膜上/外形成一重石墨烯膜；
S7：将隔离溶液涂覆于石墨烯膜上/外，然后将隔离溶液干燥，使得在石墨烯膜上/外形成一重隔离膜；
S8：多次重复步骤S6-S7，以在基材里层上/外形成相互依次间隔的多重石墨烯膜和多重隔离膜，得到石墨烯导电结构体。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，在步骤S4-S8中形成的间隔的每一重石墨烯膜上设有至少一个锚点位，所述锚点位设置于石墨烯膜的任意位置，其可供石墨烯膜上层/外层的隔离溶液灌注于锚点位中，并在隔离溶液干燥后使得隔离膜锚固于石墨烯膜上。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的芯材。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，所述基材里层为导电材料或非导电材料制备的薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，所述隔离溶液为有机高分子材料溶液或无机高分子材料溶液。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，所述锚点位为开设有于石墨烯膜上的锚孔。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电结构体的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液和隔离溶液均通过旋转辊滚筒印刷涂覆。
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