CN112028058A - 石墨烯复合导热膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石墨烯复合导热膜的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯粉体溶于去离子水，得到氧化石墨烯溶液；向所述石墨烯溶液中加入还原剂，充分搅拌分散并获得氧化石墨烯浆料；将所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面；将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于一烘箱中烘干，获得碳基底层及石墨烯膜复合片状结构；使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持，并置于石墨化炉中，在惰性气体气氛中烧结，冷却至室温取出，使所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构中的碳基底层与石墨烯膜烧结为一体得到石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构；将所述石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构进行物理塑形得到石墨烯复合导热膜。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯技术领域，具体涉及一种石墨烯复合导热膜的制备方法。
背景技术
随着微电子集成技术的高速发展，高功率密度的电子器件(例如智能手机、平板电脑等)在工作过程中容易产生大量的热量，其工作环境温度也急剧增高，从而影响电子器件的工作性能及寿命。尤其随着5G时代的来临，电子器件的运行功率相当于4G的2.5倍，电子器件的发热量也成倍提升，对散热材料提出了更高的需求。
石墨散热膜是一种面内热导率超高的膜状材料，可将芯片所释放的热量迅速在面内扩散，进而实现降温。但现有的石墨散热膜都是通过PI膜碳化、石墨化后制备得到，该方法对原材料要求较高，只有较薄的PI膜才能得到热导率高的人工石墨膜，现有的产品普遍在25微米以下，难以获得更厚的石墨膜。尽管石墨膜的热导率可高达1200W/(mK)及以上，但过薄的石墨膜热通量不够，难以散出更多的热量。
单层石墨烯理论导热系数约为5300W/(mK)，高于人工石墨膜，是一种理想的热界面传导材料。在现有技术中，以氧化石墨烯为原料，通过涂布、干燥、成膜、碳化、石墨化工艺制备高导热石墨烯薄膜是一种常见思路。中国专利申请CN105860939A通过将氧化石墨烯涂布、干燥成膜、浸泡还原剂还原、高温热处理、滚压致密等工艺制备出高导热石墨烯薄膜；中国专利申请CN106495133A通过将氧化石墨烯粉体与还原剂液相混合得到石墨烯浆料，并涂布、干燥成膜、热处理制备石墨烯薄膜；中国专利申请CN107555419A由氧化石墨烯经过溶液成膜、化学还原、低温热处理、高温热压等步骤，获得低褶皱密度石墨烯膜。但上述公开专利均未涉及到更厚的石墨烯膜的具体制备方法。中国专利申请CN103449423A将氧化石墨在去离子水中超声分散，涂布得到氧化石墨烯薄膜，干燥、高温还原得到石墨烯复合导热膜，但该方法在氧化石墨烯浆料涂布后再进行还原反应，最终获得的石墨烯膜的厚度受限，小于100微米。中国专利申请CN102573413A公开了一种石墨烯散热膜，包括互相结合在一起的支撑层、石墨烯层和粘合层，可制作多层石墨烯散热膜，但该工艺方法复杂，成本较高。
综上所述，现有的石墨烯膜的制备方法所制作的石墨烯导热膜的厚度无法满足日益增长的使用需求，为制备更厚的石墨烯膜，在干燥过程中，若温度过高，将引起膜开裂或者起皱等问题；而常温下干燥时间一般大于3天，其低效率制约了大规模生产。因此，如何提供一种快速干燥、工艺条件简单易控、适合大规格生产制备高质量、大面积、高厚度的石墨烯薄膜的制备方法是本领域技术人员需要考虑的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种石墨烯复合导热膜的制备方法，包括以下步骤：
将氧化石墨烯粉体溶于去离子水，得到氧化石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入还原剂，充分搅拌分散并获得氧化石墨烯浆料；
将所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面；
将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于一烘箱中烘干，获得碳基底层及石墨烯膜复合片状结构；
使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持，并置于石墨化炉中，在惰性气体气氛中烧结，冷却至室温取出，使所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构中的碳基底层与石墨烯膜烧结为一体得到石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构；以及
将所述石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构进行物理塑形得到石墨烯复合导热膜。
在一种可能的实施方式中，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的浓度范围为2％-6％。
在一种可能的实施方式中，所述还原剂的质量百分比为0.2％至1％，所述还原剂包括氨水、氢碘酸、抗坏血酸中的一种或多种。
在一种可能的实施方式中，向所述石墨烯溶液中加入还原剂后，通过真空搅拌器进行搅拌，所述真空搅拌的时间为2小时，保持所述氧化石墨烯浆料的温度小于25℃。
在一种可能的实施方式中，所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面的涂覆厚度范围为1-50mm。
在一种可能的实施方式中，所述碳基底层包括碳布、碳纸、碳纤维表面毡、碳纤维无纺布中的一种或多种。
在一种可能的实施方式中，将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于所述烘箱中烘干的过程中，先保持所述烘箱的温度为150℃，保温干燥1小时，调整所述烘箱的温度为80℃至涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层完全烘干。
在一种可能的实施方式中，使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持并施加压力，所施加的压力为0.05MPa，所述惰性气氛为填充氩气，所述烧结温度为2800℃，烧结的升温速率为500-1000℃/小时。
在一种可能的实施方式中，所述碳基底层的面密度范围为5-15g/m2，厚度为10-30微米。
在一种可能的实施方式中，所述石墨烯复合导热膜的密度范围为2.0-2.2g/cm3，厚度范围为100-400微米。
本发明的石墨烯复合导热膜的制备方法，至少具备如下有益效果：
(1)传统单一的石墨烯碳化后较脆且拉伸性能较低，本发明的石墨烯复合导热膜的制备方法通过使用碳基底层为衬底可有效提高石墨烯膜的力学性能，制备所得的石墨烯复合导热膜厚度达100-400微米，且不易破裂；
(2)本发明的石墨烯复合导热膜的制备方法，配置氧化石墨烯溶液，加入还原剂后，以真空搅拌分散，可得到颗粒度均匀、无气泡的氧化石墨烯浆料，通过该石墨烯浆料可进一步制备均匀、高质量的石墨烯复合导热膜。
(3)本发明的石墨烯复合导热膜的制备方法，可实现快速干燥，工艺简单易控，环境污染小，生产成本低，可大批量制备导热系数高、大面积的石墨烯复合导热膜。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种石墨烯复合导热膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：将氧化石墨烯粉体溶于去离子水，得到氧化石墨烯溶液。
于一实施例中，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的浓度范围为2％-6％，过高的浓度会使得氧化石墨烯溶液的粘稠度过高，在后续涂布工艺中难以成膜，过低的浓度会使得氧化石墨烯溶液的粘稠度过低，无法实现有效附着。
于一实施例中，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的浓度可以为4％，该浓度下制得的氧化石墨烯浆料可保持可附着于后续涂布工艺中的碳基底层表面且不会从所述碳基底层的多孔结构中漏出。
步骤S2：向所述石墨烯溶液中加入还原剂，充分搅拌分散并获得氧化石墨烯浆料。
于一实施例中，所述还原剂的质量百分比范围可以为0.1％至2％，进一步可以为0.2％至1％。
于一实施例中，所述还原剂可以包括氨水、氢碘酸、抗坏血酸中的一种或多种。使用所述还原剂在石墨烯搅拌分散前对石墨烯进行还原，实现体系粘度的降低，可防止后续干燥、热还原等过程中，石墨烯膜发生爆裂。
于一实施例中，向所述石墨烯溶液中加入还原剂后，通过真空搅拌器进行搅拌，所述真空搅拌的时间为2小时，保持所述氧化石墨烯浆料的温度小于25℃。通过真空搅拌器进行搅拌，使氧化石墨烯分散更好更均匀，且真空搅拌可克服氧化石墨烯搅拌过程中的起泡问题，进而获得颗粒度更加均匀的氧化石墨烯浆料。
于一实施例中，在低于25℃的温度下搅拌可有效抑制还原反应的发生，避免搅拌后或搅拌过程中发生的还原反应，使得所制备的石墨烯复合导热膜可具有更大的厚度。
步骤S3：将所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面。
于一实施例中，控制所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面的厚度，涂覆厚度范围可以为1至50mm。
于一实施例中，所述碳基底层的面密度范围为5-15g/m2，厚度为10-30微米，进一步可以为，面密度为10g/m2，厚度为20微米。
于一实施例中，所述碳基底层为具有多孔编织结构的基底材料，所述碳基底层可以包括碳布、碳纸、碳纤维表面毡、碳纤维无纺布中的一种或多种。
于一实施例中，所述碳基底层在涂覆所述石墨烯浆料前可做预处理(例如可以将所述碳基底层在惰性气体氛围中进行热处理)，所述预处理可以去除所述碳基底层表面的有机物并形成疏水结构，便于后续石墨烯浆料中水分的挥发。
步骤S4：将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于一烘箱中烘干，获得碳基底层及石墨烯膜复合片状结构。
于一实施例中，将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于所述烘箱中烘干的过程中，先保持所述烘箱的温度为150℃，保温干燥1小时，随后调整所述烘箱的温度为80℃至涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层完全烘干。
于一实施例中，先在150℃下保温干燥1小时，可蒸发石墨烯浆料中的大部分水分并加速还原剂还原氧化石墨烯，该过程可避免后续高温热处理石墨化过程中因氧化石墨烯脱氢、脱氧反应过于剧烈导致的石墨烯膜膨胀破裂。进一步在80℃低温干燥至水分完全烘干有助于稳定成膜。
步骤S5：使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持，并石墨化炉中，在惰性气体气氛中烧结，冷却至室温取出，使所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构中的碳基底层与石墨烯膜烧结为一体得到石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构。
于一实施例中，使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持并施加压力，所施加的压力可以为500至5000Pa，所述惰性气氛可以为填充氩气，所述烧结温度可以为2800℃，烧结的升温速率可以为500-1000℃/小时。
于一实施例中，施加压力的方法可以为使用重物覆盖压合，放入模具中紧固加压。
步骤S6：将所述石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构进行物理塑形得到石墨烯复合导热膜。
于一实施例中，所述物理塑形工艺可以包括辊压、平压等提升石墨烯复合导热膜致密度的方法。
于一实施例中，所述石墨烯复合导热膜的密度范围为2.0-2.2g/cm3，厚度范围为100-400微米，导热率范围可以为1100-1200W/(mK)，机械拉伸度可以为90-120MPa。
实施例1
将8g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入2g的氨水溶液作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于厚度为10微米，面密度为5g/m2的多孔碳纤维无纺布基底表面，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为12mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带多孔碳纤维无纺布基底置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干30分钟，获得几乎完全光滑平整的碳纤维无纺布/石墨烯膜复合片状结构。将碳纤维无纺布/石墨烯膜复合片状结构双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力10000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出，碳纤维无纺布和石墨烯膜烧结为一体。将石墨化后的碳纤维无纺布/石墨烯复合结构通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯复合导热膜。石墨烯复合导热膜厚度为104微米，密度为2.16g/cm3,拉伸强度为109.3MPa，热导率为1145W/(mK)。
实施例2
将4g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入0.4g的氢碘酸溶液作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于厚度为20微米，面密度为10g/m2的多孔水性碳布基底表面，所述多孔水性碳布基底处于受力绷紧状态，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为40mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带多孔碳纤维无纺布基底置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干60分钟，获得95％以上光滑平整的碳纤维无纺布/石墨烯膜复合片状结构。将碳纤维无纺布/石墨烯膜复合片状结构双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力20000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出，碳纤维无纺布和石墨烯膜烧结为一体。将石墨化后的碳纤维无纺布/石墨烯复合结构通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯复合导热膜。石墨烯复合导热膜厚度为195微米，密度为2.09g/cm3,拉伸强度为98.7MPa，热导率为1078W/(mK)。
实施例3
将12g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入1.2g的抗坏血酸作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于厚度为30微米，面密度为15g/m2的多孔碳纤维表面毡基底，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为25mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带多孔碳纤维毡基底置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干80分钟，获得95％以上光滑平整的碳纤维毡/石墨烯膜复合片状结构。将碳纤维毡/石墨烯膜复合片状结构双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力30000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出，碳纤维无纺布和石墨烯膜烧结为一体。将石墨化后的碳纤维无纺布/石墨烯复合结构通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯复合导热膜。石墨烯复合导热膜厚度为315微米，密度为2.04g/cm3,拉伸强度为98.7MPa，热导率为989W/(mK)。
实施例4
将10g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入1.6g的氨水溶液为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于厚度为20微米，面密度为10g/m2的多孔碳纤维表面毡基底，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为10mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带多孔碳纤维毡基底置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干20分钟，获得97％以上光滑平整的碳纤维毡/石墨烯膜复合片状结构。将碳纤维毡/石墨烯膜复合片状结构双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力40000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出，碳纤维无纺布和石墨烯膜烧结为一体。将石墨化后的碳纤维无纺布/石墨烯复合结构通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯复合导热膜。石墨烯复合导热膜厚度为102微米，密度为2.01g/cm3,拉伸强度为116.4MPa，热导率为917W/(mK)。
对比例1
将8g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入2g的氨水溶液作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于玻璃基板表面，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为10mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带玻璃基板置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干4.5小时至可从玻璃基板剥离石墨烯薄膜，获得四周褶皱翘起明显且伴随部分开裂的石墨烯。将石墨烯膜剪取中间相对平整小片双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力10000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出。将石墨化后的石墨烯膜通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯导热膜。石墨烯导热膜厚度为103微米，密度为2.05g/cm3,拉伸强度为35.2MPa，热导率为951W/(mK)。
该对比例中，干燥过程中，样品收缩不一致，导致内部石墨烯排列受到破坏，力学性能和导热性能均下降明显。
对比例2
将4g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入0.4g的氢碘酸作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于玻璃基板表面，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为50mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带玻璃基板置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干6小时至可从玻璃基板剥离石墨烯薄膜，石墨烯薄膜严重开裂；将石墨烯膜剪取中间相对平整小片双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力20000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出。将石墨化后的石墨烯膜通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯导热膜。石墨烯导热膜厚度为208微米，密度为2.01g/cm3,拉伸强度为26.4MPa，热导率为820W/(mK)。
该对比例中，干燥过程中，样品收缩不一致，开裂严重，同时未开裂部分导内部石墨烯排列结构同样受到破坏，石墨烯片间的搭接强度变弱，力学性能和导热性能均大幅下降。
对比例3
将12g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入2g的氨水溶液作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于厚度为500微米，孔隙度为60目的尼龙布表面，尼龙布处于拉力紧绷状态，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为8mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带尼龙布基底置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干30分钟，将干燥好的石墨烯薄膜从尼龙布上剥离，可获得97％以上光滑平整的石墨烯膜。将石墨烯膜双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压力10000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出。将石墨化后的石墨烯片通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯复合导热膜。石墨烯复合导热膜厚度为104微米，密度为2.16g/cm3,拉伸强度为98.7MPa，热导率为989W/(mK)。
对比例4
将4g氧化石墨烯粉体溶于去离子水，配置成200g的氧化石墨烯溶液。加入0.4g的氢碘酸作为还原剂，并在真空搅拌器中充分搅拌2小时，获得颗粒度均匀的氧化石墨烯浆料。通过真空消泡处理3-5分钟，消除氧化石墨烯浆料中的气泡。将氧化石墨烯浆料涂布于玻璃基板表面，控制氧化石墨烯浆料的涂覆厚度为12mm。将涂覆好的石墨烯浆料附带玻璃基板置于鼓风烘箱中150℃，保温1小时，再在80℃条件下慢干3小时至可从玻璃基板剥离石墨烯薄膜，可获得90％以上光滑平整的石墨烯膜；将石墨烯膜去除边角双面夹石墨片，并将上述叠层置于石墨化炉中，施加压40000pa，在2800℃以上氩气气氛下烧结，冷却至室温时取出。将石墨化后的石墨烯膜通过平板压机冷压致密化，得到石墨烯导热膜。石墨烯导热膜厚度为51微米，密度为2.19g/cm3,拉伸强度为59.7MPa，热导率为1295W/(mK)。
上述实施例及对比例数据对比如下表：
由对比数据可知，石墨烯膜在加热干燥过程中，由于水蒸气和还原产生的气体排出速度不一致(石墨烯膜表面及四周与空气接触对流面积更大会优先干燥，中间干燥较慢)，因此引起石墨烯膜内部的拉扯效应，导致石墨烯膜起皱甚至开裂，石墨烯膜膜越厚则该现象越明显。
本发明通过将氧化石墨烯浆料涂布于碳基底层表面，使得底部以碳基底层为支撑，增加了底部与空气的接触，增强了底部排出水分的速度，进一步实现石墨烯膜的均匀干燥，石墨烯膜成膜性更好。且，由于碳基底层的支撑效果，可避免石墨烯膜成膜干燥过程中的剧烈收缩，进一步提高石墨烯膜的成膜质量及良品率。本发明的碳基底层如碳纤维无纺布、碳纤维毡等均具有优良的抗弯折、拉伸性能，通过碳基底层制备的石墨烯复合导热膜可具有优越的力学性能，拉伸强度明显提高，且，通过碳基底层制备的石墨烯复合导热膜具有更高的干燥速度，提高生产效率，适合大规模生产。
综上所述，本发明的石墨烯复合导热膜的制备方法，通过碳基底层增强石墨烯复合导热膜的力学性能并提升干燥速度，进而得到高导热、高强度、高良品率的石墨烯复合导热膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯复合导热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化石墨烯粉体溶于去离子水，得到氧化石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入还原剂，充分搅拌分散并获得氧化石墨烯浆料；
将所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面；
将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于一烘箱中烘干，获得碳基底层及石墨烯膜复合片状结构；
使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持，并置于石墨化炉中，在惰性气体气氛中烧结，冷却至室温取出，使所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构中的碳基底层与石墨烯膜烧结为一体得到石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构；以及
将所述石墨化的碳基底层及石墨烯膜复合结构进行物理塑形得到石墨烯复合导热膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的浓度范围为2％-6％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂的质量百分比为0.2％至1％，所述还原剂包括氨水、氢碘酸、抗坏血酸中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，向所述石墨烯溶液中加入还原剂后，通过真空搅拌器进行搅拌，所述真空搅拌的时间为2小时，保持所述氧化石墨烯浆料的温度小于25℃。
5.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯浆料涂布于碳基底层表面的涂覆厚度范围为1至50mm。
6.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳基底层包括碳布、碳纸、碳纤维表面毡、碳纤维无纺布中的一种或多种。
7.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，将涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层置于所述烘箱中烘干的过程中，先保持所述烘箱的温度为150℃，保温干燥1小时，调整所述烘箱的温度为80℃至涂覆有所述石墨烯浆料的所述碳基底层完全烘干。
8.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，使用至少两层石墨纸将所述碳基底层及石墨烯膜复合片状结构双面夹持并施加压力，所施加的压力为0.05MPa，所述惰性气氛为填充氩气，所述烧结温度为2800℃，烧结的升温速率为500-1000℃/小时。
9.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳基底层的面密度范围为5-15g/m2，厚度为10-30微米。
10.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合导热膜的密度范围为2.0-2.2g/cm3，厚度范围为100-400微米。
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