CN111055552A - 一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法、石墨烯膜及天线 - Google Patents

一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法、石墨烯膜及天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法。该方法包括以下步骤：先将氧化石墨滤饼分散于去离子水中，再加入碱性溶液调节酸碱度；依次对混合液进行搅拌、高压物理解离破碎、脱泡、高温还原；先将脱泡溶液涂布在基材上，形成氧化石墨烯薄膜，再对氧化石墨烯薄膜进行烘烤，获得氧化石墨烯膜；先剥离氧化石墨烯膜并收卷，再分段裁切氧化石墨烯膜；间隔叠片，形成氧化石墨烯膜堆叠层，并真空烘烤初步还原氧化石墨烯膜堆叠层；炭化、石墨化处理初步还原后的氧化石墨烯膜，获得石墨烯膜；压合石墨化后的石墨烯膜，转贴到高分子衬底上，形成卷材石墨烯膜。本发明可以提高涂布效率，连续化程度高，可以实现石墨烯膜的批量化制备。另外，本发明还提供一种石墨烯膜及天线。

Description

一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法、石墨烯膜及天线
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域的一种石墨烯膜的制备方法，尤其涉及一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法，还涉及该制备方法制备的高性能石墨烯膜及采用该高性能石墨烯制备的天线。
背景技术
石墨烯作为一种新兴碳材料，由于其独特的导电、导热和物理机械性能，已被广泛应用于开发高性能导热材料和功能性填充材料。其中以石墨烯作为功能性填充材料制备的导电油墨已尝试应用在射频识别技术RFID领域，用于取代通过传统刻蚀法制备的金属薄膜RFID天线。然而，由于石墨烯填充型油墨较低的电导率，导致RFID天线性能减弱，未能普及。而在导热散热材料领域，以石墨烯为基础制备的散热薄膜由于复杂的制备工艺流程和较低性价比，导致这种优秀的散热材料也未能大规模使用。
目前高性能石墨烯薄膜的制备方法有很多，但都未能实现大规模生产。已知目前最具前景的通过涂覆氧化石墨烯溶液，再经过干燥、高温热处理等实现石墨烯薄膜的制备方式，由于原材料氧化石墨烯溶液的可控制备难度大，工艺繁琐造成的高耗能、低良品率都极大的限制了最终产品石墨烯薄膜的应用。因此，开发一种整合高效、稳定、低成本且环保的石墨烯薄膜材料的批量化可控制备技术，并最大限度的发挥石墨烯本身独特的电磁和导热性能，应用在电子工业领域十分必要。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法及，解决了现有的石墨烯膜制备方法能耗大、成本高以及不易于实现批量化生产的问题。
本发明采用以下技术方案实现：一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、先将固含量为40-50％的氧化石墨滤饼块体稀释分散于去离子水中，再加入碱性溶液，形成pH为6-8.5的混合液；步骤2、依次对所述混合液进行分散、超高压均质处理以及脱泡处理，从而获得超高固含量的氧化石墨烯颗粒均匀分布的氧化石墨烯脱泡溶液；步骤3、将所属均质脱泡后的氧化石墨烯溶液涂覆、烘干、收卷、分段裁切后将得到的多个氧化石墨烯片层叠放，其中相邻的两个氧化石墨烯片层之间间隔设置有石墨纸，放入真空烤箱中进一步烘烤除水作初步还原预处理；步骤4、真空碳化热处理初步还原后的氧化石墨烯膜用于去除其剩余含氧官能团，之后在惰性环境下进行超高温石墨化处理，得到石墨烯膜；步骤5、压合石墨化后的所述石墨烯膜，并将压合后的所述石墨烯膜转贴到基材上，最终得到高性能石墨烯膜。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤1中，所述氧化石墨滤饼块体中氧化石墨的粒径为80-150μm，所述混合液中氧化石墨的固含量为4-7wt％。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤2中，通过高速分散机对所述混合液进行预分散，分散后的所述混合液的粘度为200000-500000cps；其中，所述高速分散机分散速度为1000-10000rmp。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤2中，将所述混合液输送到超高压均质机中进行高压物理解离破碎得到氧化石墨烯溶液，通过超高压均质后，所述氧化石墨烯溶液的粘度降为20000-70000cps，且溶液所含氧化石墨烯片层不大于10μm；其中，所述超高压均质机的工作压强为700-5500psi，温度为15-25℃。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤2中，将所述氧化石墨烯溶液输送到连续化离心脱泡机中，并在真空环境下进行离心式脱泡处理，并最终得到氧化石墨烯脱泡溶液。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤3中，采用刮刀涂布或挤压涂布的方式将所述脱泡溶液涂覆在所述基材上，通过所述涂布机的热风对流烘道烘烤所述氧化石墨烯薄膜，干燥并剥离收卷后分段裁切，随后将得到的多个氧化石墨烯片层堆叠设置，并且相邻的石墨烯片层之间设置有石墨纸，然后真空烘烤进行干燥；其中，所述基材为100-500目的多孔网格材料，厚度为0.3-0.8mm；所述氧化石墨烯膜的涂布厚度为0.5mm-5mm，所述涂布机烘道的温度为50-80℃；所述真空烘烤温度为130-170℃。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤4中，将所述真空烘烤处理后的氧化石墨烯膜放入高温炉中，在真空条件下升至1000-1500℃进行真空碳化还原热处理，随后在惰性气体环境下快速升温至2500-2850℃进行石墨化热处理。其中，所述高温炉真空碳化热处理升温速率为5-30℃/min；所述高温炉石墨化热处理升温速率为10-30℃/min。
作为上述方案的进一步改进，在所述步骤5中，将所述高温石墨化热处理后的石墨烯膜在高分子衬底上通过压合或真空压合的方式进行压实处理，其中所述石墨烯膜的压合压力为2Mpa-100Mpa，所述高分子衬底为PET或PU。
一种高性能石墨烯膜，其由如上所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法制备而成。
一种天线，所述天线采用如上所述的高性能石墨烯膜而成。
本发明揭示的高性能石墨烯膜的批量化制备方法及其石墨烯膜，该制备方法直接将固含量为40-50％氧化石墨滤饼块体依次进行稀释、中和、预分散后得到氧化石墨溶液，然后依次进行物理解离破碎、连续离心脱泡、涂布、裁切、真空烘烤、碳化、石墨化等工序制备出高性能石墨烯膜，可以提高涂布质量和效率，减少烘烤时间；同时通过整合及简化碳化和石墨化工艺过程降低能耗，缩短热处理时间来有效降低制备成本；还能够克服氧化石墨烯溶液均匀性不足的问题，以及解决以往分多个步骤对氧化石墨烯膜热处理过程中造成能源和时间浪费。另外，该制备方法连续化程度高，可以实现石墨烯膜的批量化制备，满足于市场的需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的高性能石墨烯膜的批量化制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供了一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法，该制备方法用于批量化制备石墨烯膜，并且包括以下的步骤1至步骤5。
步骤1、先将固含量为40-50％的氧化石墨滤饼块体分散于去离子水中，再加入碱性溶液，形成pH为6-8.5的氧化石墨混合液。
其中，碱性溶液可以为氨水、氢氧化钠等，而氧化石墨滤饼中氧化石墨的粒径为80-150μm，混合液中氧化石墨的固含量为4-7wt％。在本实施例中，通过调节混合液的pH，可以提高溶液的氧化石墨固含量，并且增强混合液中氧化石墨片层间的作用力。
步骤2、依次对所述氧化石墨混合液进行预分散、超高压均质处理以及脱泡处理，从而获得氧化石墨烯颗粒均匀分布的氧化石墨烯脱泡溶液。
在本步骤中，依次对氧化石墨混合液进行分散，采用超高压物理解离破碎方法对氧化石墨混合液进行超高压均质处理以及脱泡处理，以获取氧化石墨烯颗粒均匀分布且均质化的氧化石墨烯脱泡溶液。
具体地，在本实施方式中通过高速分散机对混合液进行分散，并采用剪切分散方式使氧化石墨片层均匀分散在溶剂中，使搅拌后的混合液的粘度为200000-500000cps，从而提高氧化石墨颗粒分布的均匀性。高速分散机分散速度为1000-10000rmp。当然，在其它的实施方式中，还可以通过其它方式进行搅拌分散，本发明对此不做限定。
在本实施例中，将所述氧化石墨混合液输送到超高压均质机中进行高压物理解离破碎得到氧化石墨烯溶液，通过超高压均质后，氧化石墨烯溶液的粘度降为20000-70000cps，且均质后的氧化石墨烯片层的片径不大于10μm。其中，超高压均质机的工作压强为700-2500psi，温度为15-25℃。如此，混合液的均匀度会比较好，从而提高后续涂布工艺的稳定性、氧化石墨烯膜的平整度以及最终产品的性能。
在本步骤中，均质后的氧化石墨烯溶液被输送到连续化离心脱泡机中，并在真空下进行离心式脱泡处理；其中，连续化离心脱泡机的离心转速1500-3000rpm。通过对氧化石墨烯溶液进行脱泡处理，可以减少对后续工艺的影响，而且针对粘度大于20000cps的溶液，相较于普通真空脱泡，本实施例采用的连续式离心真空脱泡工艺，效率高、除泡能力强。
步骤3、将所属均质脱泡后的氧化石墨烯溶液涂覆、烘干、收卷、分段裁切，随后将得到的多个氧化石墨烯片层叠放设置，并且相邻的石墨烯片层之间设置有石墨纸，然后放入真空烤箱中进行烘烤除水并进行初步还原预处理；具体地，先将脱泡后的氧化石墨烯溶液涂覆在基材上，形成一定厚度的氧化石墨烯涂层，再对氧化石墨烯薄膜进行烘烤，获得氧化石墨烯膜。其中，将脱泡后的氧化石墨烯溶液输送至涂布机的料槽中，并采用刮刀涂布或挤压涂布的方式将氧化石墨烯脱泡溶液涂覆在特定厚度的基材上，通过涂布机的热风对流烘道烘烤氧化石墨烯薄膜。在本实施例中，通过步骤2处理后涂布效率和质量会比较高，烘烤时间比较短。基材为100-500目的多孔网格材料(如涤纶、丙纶、尼龙等)，厚度为0.3-0.8mm。通过采用多孔网格布能够有效加快烘干效率。氧化石墨烯膜的涂布厚度为0.5mm-5mm，热风对流烘道烘道的温度50-80℃。
进一步地，将氧化石墨烯膜自基材上剥离并收卷，再分段裁切，获得多段氧化石墨烯膜片材。
然后将裁切后的多个氧化石墨烯片层和石墨片间隔叠放成一摞或者多摞，可以根据实际情况进行调整，其中相邻的氧化石墨烯片层之间有石墨片间隔开，然后在真空条件下持续烘烤，以进一步去除氧化石墨烯膜片材中的水分并初步还原。其中，真空烤箱的烘烤温度为100-170℃。由于石墨纸出色的热导率可以达到均温的效果，使间隔的氧化石墨烯片层受热更均匀。
步骤4、真空碳化热处理初步还原后的氧化石墨烯膜用于去除其剩余的含氧官能团，随后在惰性环境下进行超高温石墨化处理，得到石墨烯膜。具体地，，将氧化石墨烯膜送入高温炉中，并在持续真空条件下由室温升至1300-1500℃进行碳化还原处理，随后在高温炉中充入惰性气体，紧接着快速升温至2500-2850℃进行石墨化热处理。其中，在碳化还原热处理过程中，采用持续真空负压环境，可以有效提高氧化石墨烯含氧官能团的分解速率。碳化还原热处理后在惰性气体环境下直接进行超高温石墨化热处理可以有效降低能源损耗，减少因多段热处理步骤造成时间浪费。
步骤5、压合石墨化后的所述石墨烯膜，并将压合后的所述石墨烯膜转贴到基材上，最终得到高性能石墨烯膜。
对进行超高温石墨化热处理后的石墨烯膜进行压合，并将压合后的石墨烯膜转贴到高分子衬底上，最终形成高性能石墨烯膜卷材。其中，压合石墨烯膜的压力为2Mpa-100Mpa，高分子衬底为PET或PU。本实施例通过压合或者真空压合的方式对石墨烯膜进行处理，可以提高石墨烯膜的整体致密性，从而提高石墨烯膜的电导率和热导率。
本实施例的步骤4和步骤5通过整合及简化碳化和石墨化工艺过程降低能耗，降低制备成本，而且连续化程度高，可以实现石墨烯膜的批量化制备，从而满足批量制备的需求。综上，本实施例的高性能石墨烯膜的批量化制备方法具有以下优点：
本发明揭示的高性能石墨烯膜的批量化制备方法及其石墨烯膜，该制备方法直接将固含量为40-50％氧化石墨滤饼块体依次进行稀释、中和、预分散后得到氧化石墨溶液，然后依次进行物理解离破碎、连续离心脱泡、涂布、裁切、真空烘烤、碳化、石墨化等工序制备出高性能石墨烯膜，可以提高涂布质量和效率，减少烘烤时间；同时通过整合及简化碳化和石墨化工艺过程降低能耗，缩短热处理时间来有效降低制备成本；还能够克服氧化石墨烯溶液均匀性不足的问题，以及解决以往分多个步骤对氧化石墨烯膜热处理过程中造成能源和时间浪费。另外，该制备方法连续化程度高，可以实现石墨烯膜的批量化制备，满足于市场的需求。
实施例2
本实施例提供了一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其在实施例1的基础上进行进一步的细化。在本实施例中，步骤1中混合液的pH调节为7.2，步骤2中的分散后的氧化石墨混合液的粘度为400000cps，而分散后的固含量为6.4wt％。通过超高压均质机对氧化石墨混合液进行超高压均质处理得到氧化石墨烯溶液，处理后的氧化石墨烯溶液粘度大约43000cps。步骤3中采用刮刀涂布的方式将氧化石墨烯溶液涂布在0.4mm的多孔网格丙纶基材上形成3mm厚的氧化石墨烯溶液涂覆层，然后经过涂布机烘道低温烘烤得到氧化石墨烯膜，8节烘道温度分布为60℃、70℃、80℃、75℃、75℃、75℃、65℃、60℃。步骤3中真空烤箱的烘烤温度设为130℃，步骤4中碳化还原处理的温度以10℃/min的升温速率由室温升至1500℃，步骤4中在氩气保护下以30℃/min的升温速率升温至2850℃进行石墨化处理，步骤5中石墨烯膜的压合压力为55Mpa，所用高分子衬底为PET离型膜。
本实施例通过这些步骤制得的石墨烯膜的厚度为40μm，密度为2.1g/cm3，热扩散系数为660mm2/s，电导率为1*106S/m，拉伸强度85MPa。
实施例3
本实施例提供了一种高性能石墨烯膜，其通过实施例1或实施例2的高性能石墨烯膜的批量化制备方法制备而成。本实施例的高性能石墨烯膜的均匀性较好，而且平整度和物理性能相较于现有的石墨烯膜都有了大幅度的提升。而且制备的成本更低，效率和质量更高，而且能够大批量地进行制备，实现大规模的量产化，能够满足实际的市场需求。
实施例4
本实施例提供了一种高性能石墨烯膜的批量化制备装置，该装置应用实施例1或实施例2中的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，并能够制备实施例3中的高性能石墨烯膜。在本实施例中，批量化制备装置包括混合容器、分散搅拌机、超高压均质机、离心脱泡机、涂布机、分段裁切设备、叠片设备、真空烤箱、高温热处理一体化炉以及压合设备。
混合容器用于容纳去离子水，并供固含量为40-50％的氧化石墨滤饼块体在去离子水中分散。在一些实施例中，混合容器可具有能够容纳碱性溶液的储室，并且储室通过投料通道向去离子水投递材料，即投递碱性溶液，这样使用人员可以将碱性溶液提前放入储室中，在需要调节混合液中的pH时向其中加入碱性溶液，形成pH为6-8.5的混合液。其中，碱性溶液可以为氨水、氢氧化钠等，而氧化石墨滤饼中氧化石墨的粒径为80-150μm，混合液中氧化石墨的固含量为4-7wt％。这样，混合容器内就能够形成步骤1中的氧化石墨混合液，而且混合容器中可以设置液位计，能够实时显示混合液的体积。
高速分散机可以安装在混合容器中，能够对混合容器中的氧化石墨混合液进行分散搅拌。在本实施例中，搅拌机优选高速剪切分散搅拌机，以实现对混合液进行搅拌并实现预分散，并采用搅拌和剪切分散相结合的方式使氧化石墨片层均匀分散在溶剂中。在高速分散机的搅拌分散过程中，可以实时测量氧化石墨混合液的粘度，使得氧化石墨混合液的粘度最终控制在200000-500000cps之间，预分散提高氧化石墨颗粒分布的均匀性。
将预分散后的氧化石墨混合液输送到均质机中进行高压均质，而均质机优选超高压均质机，其通过超高压物理解离破碎的方法获得低粘度均匀的氧化石墨烯溶液，且高压均质后的氧化石墨烯溶液粘度降为20000-70000cps，且溶液所含氧化石墨烯片层的厚度不大于10μm。超高压均质机的工作压强为700-2500psi，温度为15-25℃。如此，氧化石墨烯溶液的均匀度会比较好，进而提高后续涂布工艺稳定性和质量，以及氧化石墨烯膜的平整度和最终物理性能。
离心脱泡机用于接收均质后的氧化石墨烯溶液，并在真空下进行离心式脱泡处理混合液。其中，本实施例的离心脱泡机的离心转速1500-3000rpm，该离心真空脱泡工艺，效率高、除泡能力强且连续。
涂布机用于将脱泡后的氧化石墨烯溶液涂覆在特定基材上，形成一定厚度的氧化石墨烯溶液涂覆层，再对氧化石墨烯溶液涂覆层进行烘烤，获得氧化石墨烯膜。在本实施例中，可以通过气动泵将脱泡后的氧化石墨烯溶液输送至涂布机的料槽中，并采用刮刀涂布或挤压涂布的方式将氧化石墨烯脱泡溶液涂覆在特定厚度的网格基材上，通过涂布机的热风对流烘道烘烤后获得氧化石墨烯薄膜。特定厚度的网格基材为100-500目的多孔网格材料(如涤纶、丙纶、尼龙等)，厚度为0.3-0.8mm。氧化石墨烯膜的涂布厚度为0.5mm-5mm，热风对流烘道烘道的温度50-80℃。
分段裁切设备用于先从基材上剥离氧化石墨烯膜并收卷，再分段裁切氧化石墨烯膜，获得多段氧化石墨烯膜片材。分段裁切设备可以采用现有的裁切设备，并且可以根据实际需要裁切出所需尺寸的氧化石墨烯膜片材。
叠片设备用于在相邻的两段氧化石墨烯膜片材之间放置石墨纸以间隔叠片，形成石墨烯膜堆叠层，并真空烘烤石墨烯膜堆叠层，以进一步去除氧化石墨烯膜片材中的水分并初步还原。其中，将石墨烯膜堆叠层放入真空烤箱进行真空烘烤，烤箱的烘烤温度为100-170℃。
高温炉用于氧化石墨烯膜的碳化还原热处理和超高温石墨化热处理。碳化还原热处理是用于快速去除氧化石墨烯膜中的含氧官能团。其中，碳化还原热处理是在真空环境下进行，由室温升温1000-1500℃。
超高温石墨化热处理是用于修复碳化还原热处理后氧化石墨烯膜中的微观结构缺陷，使碳化还原后的缺陷石墨烯膜高温重结晶，提升石墨烯膜的导电、导热和机械强度等特性。在本实施案例中，超高温石墨化处理是在氩气环境下进行，石墨化热处理温度为2850℃，升温速率为10-30℃/min。
压合设备用于压合石墨化处理后的石墨烯膜，并将压合后的石墨烯膜片材转贴到高分子衬底上，形成卷材石墨烯膜。压合设备压合石墨烯膜的压力为2Mpa-100Mpa，高分子衬底为PET或PU。压合设备通过压合或者真空压合的方式对石墨烯膜进行处理，从而提高石墨烯膜的整体致密性，进而进一步提高石墨烯膜的导电、导热和物理强度的特性。压合后的石墨烯膜和衬底形成卷材成品，而该卷材成品即为实施例3中的高性能石墨烯膜。
本发明还提供一种天线，所述天线采用本发明所制备的氧化石墨烯膜。所述天线可以用于各种无线通信模块及接收器，本发明对此不做限定。
本发明提供的天线具有制备过程简单无污染，质量较轻以及成本低等优点。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤1、先将固含量为40-50％的氧化石墨滤饼块体稀释分散于去离子水中，再加入碱性溶液，形成pH为6-8.5的氧化石墨混合液；
步骤2、依次对所述混合液进行预分散、超高压均质处理以及脱泡处理，从而获得氧化石墨烯颗粒均匀分布的氧化石墨烯脱泡溶液；步骤3、将所属均质脱泡后的氧化石墨烯脱泡溶液涂覆、烘干、收卷、分段裁切，随后将得到的多个氧化石墨烯片层叠放设置，并且相邻的石墨烯片层之间设置有石墨纸，然后放入真空烤箱中进行烘烤除水并进行初步还原预处理；
步骤4、真空碳化热处理初步还原后的氧化石墨烯膜用于去除其剩余含氧官能团，之后在惰性环境下进行超高温石墨化处理，得到石墨烯膜；
步骤5、压合石墨化后的所述石墨烯膜，并将压合后的所述石墨烯膜转贴到基材上，最终得到高性能石墨烯膜。
2.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述氧化石墨滤饼块体中氧化石墨的粒径为80-150μm，所述混合液中氧化石墨的固含量为4-7wt％。
3.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，通过高速分散机对所述混合液进行预分散，分散后的所述混合液的粘度为200000-500000cps；其中，所述高速分散机分散速度为1000-10000rmp。
4.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述混合液输送到超高压均质机中进行高压物理解离破碎得到氧化石墨烯溶液，通过超高压均质后，所述氧化石墨烯溶液的粘度降为20000-70000cps，且溶液所含氧化石墨烯片径不大于10μm；其中，所述超高压均质机的工作压强为700-5500psi，温度为15-25℃。
5.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，将所述氧化石墨烯溶液输送到连续化离心脱泡机中，并在真空环境下进行离心式脱泡处理。
6.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，采用刮刀涂布或挤压涂布的方式将所述脱泡溶液涂覆在所述基材上，通过所述涂布机的热风对流烘道烘烤所述氧化石墨烯薄膜，干燥并剥离收卷后分段裁切，随后将得到的多个氧化石墨烯片层堆叠设置，并且相邻的石墨烯片层之间设置有石墨纸，然后真空烘烤进行干燥；其中，所述基材为100-500目的多孔网格材料，厚度为0.3-0.8mm；所述氧化石墨烯膜的涂布厚度为0.5mm-5mm，所述涂布机烘道的温度为50-80℃；所述真空烘烤温度为130-170℃。
7.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，将所述真空烘烤处理后的氧化石墨烯膜放入高温炉中，在真空条件下升至1000-1500℃进行真空碳化还原热处理，随后在惰性气体环境下快速升温至2500-2850℃进行石墨化热处理。其中，所述高温炉真空碳化热处理升温速率为5-30℃/min；所述高温炉石墨化热处理升温速率为10-30℃/min。
8.如权利要求1所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法，其特征在于，在所述步骤5中，将所述高温石墨化热处理后的石墨烯膜在高分子衬底上通过压合或真空压合的方式进行压实处理，其中所述石墨烯膜的压合压力为2Mpa-100Mpa，所述高分子衬底为PET或PU。
9.一种高性能石墨烯膜，其特征在于，其由如权利要求1-8中任意一项所述的高性能石墨烯膜的批量化制备方法制备而成。
10.一种天线，其特征在于，所述天线采用如权利要求9所述的高性能石墨烯膜而成。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112038654A (zh) * 2020-08-27 2020-12-04 清华大学深圳国际研究生院 石墨烯复合浆料、双极板制备方法及双极板
CN112225201A (zh) * 2020-09-03 2021-01-15 深圳垒石热管理技术有限公司 一种利用丝网制备厚石墨烯散热膜的方法
CN112391150A (zh) * 2020-10-26 2021-02-23 武汉汉烯科技有限公司 厚度可调高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN112489882A (zh) * 2020-11-16 2021-03-12 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 一种石墨烯导电浆料的制备方法及其制备得到的导电浆料和应用
CN113506974A (zh) * 2021-05-25 2021-10-15 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 一种用于电子标签的天线结构、制备方法以及电子标签
CN113697803A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 华南理工大学 一种氧化石墨材料及其制备方法和应用
CN114163237A (zh) * 2021-12-22 2022-03-11 苏州啸合园电子科技有限公司 一种超厚石墨烯导热散热片的制造方法
CN114407447A (zh) * 2021-12-29 2022-04-29 广东墨睿科技有限公司 石墨烯均温板及其制备方法、散热装置及电子设备
CN114590803A (zh) * 2022-03-04 2022-06-07 浙江道明超导科技有限公司 一种石墨烯散热膜卷材的制造工艺
CN114715883A (zh) * 2022-04-13 2022-07-08 深圳烯材科技有限公司 一种高密度热还原氧化石墨烯膜的制备方法
CN114970796A (zh) * 2022-08-02 2022-08-30 三亚汉烯石墨烯技术研究所有限公司 可随微波炉加热的石墨烯膜rfid标签及其制备方法
CN115139578A (zh) * 2022-06-08 2022-10-04 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 石墨烯导热膜及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103408003A (zh) * 2013-04-19 2013-11-27 中国科学院过程工程研究所 一种制备石墨烯的方法
CN105540575A (zh) * 2016-01-28 2016-05-04 成都新柯力化工科技有限公司 一种利用高压均质机剥离制备石墨烯的方法
CN108203091A (zh) * 2017-01-23 2018-06-26 常州富烯科技股份有限公司 一种连续制备石墨烯导热膜的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103408003A (zh) * 2013-04-19 2013-11-27 中国科学院过程工程研究所 一种制备石墨烯的方法
CN105540575A (zh) * 2016-01-28 2016-05-04 成都新柯力化工科技有限公司 一种利用高压均质机剥离制备石墨烯的方法
CN108203091A (zh) * 2017-01-23 2018-06-26 常州富烯科技股份有限公司 一种连续制备石墨烯导热膜的方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112038654B (zh) * 2020-08-27 2021-10-19 清华大学深圳国际研究生院 双极板的制备方法及双极板
CN112038654A (zh) * 2020-08-27 2020-12-04 清华大学深圳国际研究生院 石墨烯复合浆料、双极板制备方法及双极板
CN112225201A (zh) * 2020-09-03 2021-01-15 深圳垒石热管理技术有限公司 一种利用丝网制备厚石墨烯散热膜的方法
CN112391150A (zh) * 2020-10-26 2021-02-23 武汉汉烯科技有限公司 厚度可调高导热石墨烯散热膜及其制备方法
CN112489882B (zh) * 2020-11-16 2022-08-23 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 一种石墨烯导电浆料的制备方法及其制备得到的导电浆料和应用
CN112489882A (zh) * 2020-11-16 2021-03-12 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 一种石墨烯导电浆料的制备方法及其制备得到的导电浆料和应用
CN113506974A (zh) * 2021-05-25 2021-10-15 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 一种用于电子标签的天线结构、制备方法以及电子标签
WO2022247248A1 (zh) * 2021-05-25 2022-12-01 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 一种用于电子标签的天线结构、制备方法以及电子标签
CN113697803A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 华南理工大学 一种氧化石墨材料及其制备方法和应用
CN114163237A (zh) * 2021-12-22 2022-03-11 苏州啸合园电子科技有限公司 一种超厚石墨烯导热散热片的制造方法
CN114407447A (zh) * 2021-12-29 2022-04-29 广东墨睿科技有限公司 石墨烯均温板及其制备方法、散热装置及电子设备
CN114407447B (zh) * 2021-12-29 2024-04-09 广东墨睿科技有限公司 石墨烯均温板及其制备方法、散热装置及电子设备
CN114590803A (zh) * 2022-03-04 2022-06-07 浙江道明超导科技有限公司 一种石墨烯散热膜卷材的制造工艺
CN114715883A (zh) * 2022-04-13 2022-07-08 深圳烯材科技有限公司 一种高密度热还原氧化石墨烯膜的制备方法
CN115139578A (zh) * 2022-06-08 2022-10-04 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 石墨烯导热膜及其制备方法
CN114970796A (zh) * 2022-08-02 2022-08-30 三亚汉烯石墨烯技术研究所有限公司 可随微波炉加热的石墨烯膜rfid标签及其制备方法

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