CN113479865B - 一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法 - Google Patents

一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法。通过石墨烯和多孔氧化石墨烯制备混合浆料，采用制浆、涂布成膜、干燥、官能团活化、压延密实等制备外观平整、光滑，且厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜。该石墨烯膜能够解决高固含量或高浓度的氧化石墨烯分散液因粘度过大而导致湿膜表面封闭式或开放式气泡过多的问题。多孔氧化石墨烯的引入充分发挥了石墨烯自身的导热性能，使得连续生产过程中没有高温碳化、高温石墨化过程，制备的石墨烯膜仍然保持良好的导电、导热性能，且拉伸强度、耐折测试结果优异，极大降低能源消耗。本发明提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法能够实现连续、规模化生产，大大提高生产效率。

Description

一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法。
背景技术
石墨烯是每一个碳原子以sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。石墨烯为二维材料，其具有优异的物理化学性质，如杨氏模量可达到1.0TPa，断裂强度可达到130GPa。此外，在常温条件下，单层石墨烯的电子迁移率高达2.5×105cm2/(V·s)，热导率或导热系数为5300W/(m·K)，比表面积为2620m2/g，这使得石墨烯具有巨大的应用潜能。
目前，石墨烯纸或石墨烯薄膜的规模化量产技术是以水系氧化石墨烯分散液为基础，通过低温加热的方式将水系氧化石墨烯分散液中的水分蒸发，以此使得氧化石墨烯片层紧密堆叠在一起，形成氧化石墨烯干膜。氧化石墨烯干膜在后续高温热还原过程中，被封锁在氧化石墨烯片层之间的层间水变成了水蒸气，同时氧化石墨烯热还原时还会产生的水气、二氧化碳、一氧化碳等气体，这些水蒸气和气体会在薄膜内部的缝隙处聚集形成气压。当聚集形成的气压大于外界压力时，水蒸气和气体会冲破处于还原态的氧化石墨烯薄膜，造成鼓泡和裂缝。随着厚度的增加，这种孔隙、鼓泡和裂缝也会增多，最终导致石墨烯膜密度及其导热性能的急剧下降，因此，上述制备方法制得的石墨烯膜难以在厚度尺寸上实现突破，仅为10μm左右。
另外，氧化石墨烯薄膜根据制备工艺的不同，高温热还原温度一般为2800-3000℃，且对加热炉内的环境要求高，因此，生产设备大多采用电加热方式。电加热方式虽然能够提供足够的加热温度，但是存在能耗高的缺点。由此，如何在保证石墨烯膜增加厚度的同时，又能保证其致密性，以保持其优异的综合性能已成为低能耗规模化量产的难点。
发明内容
本发明提供一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法，以解决现有石墨烯薄膜厚度增加时，其理化性能较差的问题。
基于本发明所要解决的问题，本发明提供一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜，该石墨烯膜的厚度为11-100μm，石墨烯膜的拉伸强度为71.9-100.4MPa，所述石墨烯膜的耐折次数＞104次，石墨烯膜的密度为1.5-2.1g/cm3，石墨烯膜的导热系数为500-2100W/(m·K)。
本发明还提供厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，该方法包括：
S01：将石墨烯分散在分散剂中，机械搅拌、超声波分散后滤除大颗粒石墨烯，形成石墨烯分散液。
将制备好的石墨烯分散在分散剂中，通过机械搅拌的方式将大颗粒石墨烯打碎分散在分散剂中。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒石墨烯分散在分散剂中。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的石墨烯，最后形成石墨烯分散液。本申请中，石墨烯的原浆浓度为3-18％，分散后制备得到的石墨烯分散液的质量百分浓度为3.0-6.0％。
本申请中的石墨烯通过机械剥离法和/或液相剥离法制备得到。机械剥离法和/或液相剥离法制备得到的石墨烯与多孔氧化石墨烯混合形成的混合浆料能够在涂布时形成的外观平整、光滑的湿膜，以此解决高固含量或高浓度的氧化石墨烯分散液因粘度过大而导致湿膜表面封闭式或开放式气泡过多的问题。
在本申请中，石墨烯的灰分含量小于2％，片径为1-50μm，片径层数为1-10层。较为优选地，石墨烯的灰分含量小于1％，片径为1-20μm，片径层数为1-5层。更为优选地，石墨烯的灰分含量小于0.5％，片径为1-10μm，片径层数为1-3层。
S02：将多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，机械搅拌、超声波分散后滤除大颗粒多孔氧化石墨烯，形成多孔氧化石墨烯分散液。
将制备好的多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，通过机械搅拌的方式将大颗粒多孔氧化石墨烯打碎分散在分散剂中。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒多孔氧化石墨烯分散在分散剂中。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的多孔氧化石墨烯，最后形成多孔氧化石墨烯分散液。本申请中，多孔氧化石墨烯的原浆浓度为3-40％，分散后制备得到的多孔氧化石墨烯分散液的质量百分浓度为3.0-6.0％。
在本申请中，由于多孔氧化石墨烯的微观片层上存在大量的孔隙，因而更多的热能可以通过多孔氧化石墨烯的微观片层，这使得其本身的导热能力大大提高，也提高了石墨烯膜整体的导热能力。
在本申请中，多孔氧化石墨烯的碳含量为45-65％，氧含量为35-45％，硫含量小于5％，灰分含量小于2％，片径为1-100μm，片径层数为1-10层。较为优选地，多孔氧化石墨烯的碳含量为50-60％，氧含量为37-43％，硫含量小于3％，灰分含量小于1％，片径为5-80μm，片径层数为1-10层。更为优选地，多孔氧化石墨烯的碳含量为51-58％，氧含量为40-42％，硫含量小于0.5％，灰分含量小于0.5％，片径为10-50μm，片径层数为1-5层。多孔氧化石墨烯的孔隙率为30-75％。
另外，本申请中的分散剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、乙醇中一种或多种。优选采用去离子水和/或N-甲基吡咯烷酮。
在石墨烯分散液和多孔氧化石墨烯分散液制备的过程中，超声波分散的超声频率为25kHz、28kHz、40kHz或60kHz。较为优选地，超声频率为28kHz或40kHz。
S03：将所述石墨烯分散液和所述多孔氧化石墨烯分散液混合均匀，形成混合浆料。
当石墨烯分散液和多孔氧化石墨烯分散液的浓度相同时，将制备得到的石墨烯分散液和多孔氧化石墨烯分散液按照质量比为(1-9)：1混合，通过机械搅拌的方式使其混合均匀，形成混合浆料。其中，混合浆料的质量百分浓度为1.0-8.0％。较为优选地，混合浆料的质量百分浓度为1.8-5.0％。较为优选的，石墨烯分散液和多孔氧化石墨烯分散液混合时的质量比为(1-4)：1。
在石墨烯分散液、多孔氧化石墨烯分散液和混合浆料制备的过程中，采用的机械搅拌设备包括但不限于双行星搅拌机、锚式搅拌机、研磨分散机、高剪切分散乳化机，优选采用双行星机械搅拌机。本申请采用的机械搅拌设备内设有冷却层，该冷却层的设置能够防止浆料温度升高，进而避免产生分散效果较差的现象。本申请中机械搅拌设备的转数为500-10000rpm，优选为3000-5000rpm。
S04：将所述混合浆料涂布在基膜上，形成厚度均匀的湿膜。
将混合浆料通过涂布的方式涂抹在基膜上，形成厚度均匀的湿膜。在本申请中，涂布的方法包括但不限于刮刀涂布、挤出涂布、旋喷涂布、喷淋涂布、电喷涂布中的一种。基膜包括但不限于PE薄膜、PET薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、树脂带、硬质纤维编织带、钢带、不锈钢网或尼龙网中的一种。
S05：所述湿膜置于预热后的干燥设备中，干燥后形成干膜。
干燥设备进行预热升温，达到预设的干燥温度。将湿膜放置在达到预设的干燥温度的干燥设备中，以通过高温加热的方式去除湿膜中的分散剂。待湿膜完全干燥后，得到粘结在基膜上的干膜。在本申请中，预设的干燥温度为40-270℃，较为优选地，预设的干燥温度为100-150℃。
S06：在所述干膜的表面涂抹官能团活化剂，所述干膜表面的官能团重新活化后，涂布所述混合浆料。
在干燥后的干膜表面均匀涂抹官能团活化剂，该干膜表面是指非靠近基膜的表面。当干膜表面的官能团重新活化后，继续在干膜的表面涂布混合浆料。官能团活化剂能够使干膜表面因干燥失效的官能团重新活化，进而在涂布下一层湿膜时能够与干膜牢固结合在一起，进而形成一个整体。形成整体的湿膜与干膜在宏观上不再分层，仅表现为微观上的层状结构。经过最后的压延工序后能够得到厚度均匀、密度高的石墨烯膜，且能够通过控制涂布层数来精准控制石墨烯膜的厚度和密度，拓宽了石墨烯膜的应用范围。
在本申请中，官能团活化剂为双氧水。湿膜与干膜形成一个整体的同时，双氧水会因受热分解，因而不会对石墨烯膜的导热性产生不利影响，进而不会影响石墨烯膜的应用性能。
S07：多次重复步骤S05-S06，形成多层湿膜。
S08：所述多层湿膜经干燥后剥离所述基膜后，压延密实形成石墨烯膜。
将多层湿膜经过预热后的干燥设备干燥后，形成多层干膜。多层干膜从基膜上剥离后，对多层干膜施加一定的压力载荷，以通过压延密实的方式形成厚度均匀、高密度、高导热的石墨烯膜。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及制备方法。该制备方法中，通过石墨烯和多孔氧化石墨烯制备混合浆料，采用制浆、涂布成膜、干燥、官能团活化、压延密实等工艺制备外观平整、光滑，且厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜。机械剥离法和/或液相剥离法制备得到的石墨烯与多孔氧化石墨烯混合形成的混合浆料能够在涂布时形成的外观平整、光滑的湿膜，以此解决高固含量或高浓度的氧化石墨烯分散液因粘度过大而导致湿膜表面封闭式或开放式气泡过多的问题。多孔氧化石墨烯的引入充分发挥了石墨烯自身的导热性能，使得连续生产过程中没有高温碳化、高温石墨化过程，制备的石墨烯膜仍然保持良好的导电、导热性能，且拉伸强度、耐折测试结果优异，极大地降低了能源消耗。本发明提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法能够实现连续、规模化生产，大大提高了生产效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的石墨烯膜的SEM图；
图2为本发明实施例提供的石墨烯膜的耐折性实物图；
图3为本发明实施例提供的石墨烯膜的宏观形态图；
图4为本发明实施例提供的对比例1制备的石墨烯膜的表面形态检测图。
具体实施方式
下述以具体实施例的方式描述本申请实施例提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜及其制备方法。下述具体实施例的描述并不限定本申请的保护范围。
实施例1
本申请实施例提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法包括：
S101：将6kg石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为4000rpm，搅拌时间为1.5h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为1.5h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的石墨烯，最后形成质量百分浓度为3.0％的石墨烯分散液200kg。
S102：将3kg多孔氧化石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒多孔氧化石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为4000rpm，搅拌时间为1.5h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为1.5h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的多孔氧化石墨烯，最后形成质量百分浓度为3.0％的多孔氧化石墨烯分散液100kg。
S103：将质量百分浓度为3.0％的石墨烯分散液和质量百分浓度为3.0％的多孔氧化石墨烯分散液按照质量比为2:1混合均匀，形成质量百分浓度为3.0％混合浆料。其中，机械搅拌的转数为4000rpm，搅拌时间为1.5h。
S104：将混合浆料倾倒在PET基膜上，用刀均匀涂布形成厚度为1.0mm的湿膜。
S105：将湿膜置于60℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，形成干膜。
S106：在干膜的表面均匀涂抹双氧水。当干膜表面的官能团重新活化后，继续在干膜的表面涂布厚度为1.0mm的混合浆料，形成新的湿膜。
S107：将新的湿膜置于60℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，再次形成干膜。如此，重复步骤S105-S106共5次，形成多层湿膜。
S108：将多层湿膜经干燥后从基膜上剥离后，压延密实形成厚度为98.4μm，密度为1.65g/cm3，导热系数为1329W/m·K的石墨烯膜。
实施例2
本申请实施例提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法包括：
S201：将16kg石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为3000rpm，搅拌时间为2h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为2h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的石墨烯，最后形成质量百分浓度为4.0％的石墨烯分散液400kg。
S202：将4kg多孔氧化石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒多孔氧化石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为3000rpm，搅拌时间为2h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为2h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的多孔氧化石墨烯，最后形成质量百分浓度为4.0％的多孔氧化石墨烯分散液100kg。
S203：将质量百分浓度为4.0％的石墨烯分散液和质量百分浓度为4.0％的多孔氧化石墨烯分散液按照质量比为4:1混合均匀，形成质量百分浓度为4.0％混合浆料。其中，机械搅拌的转数为3000rpm，搅拌时间为2h。
S204：将混合浆料倾倒在PET基膜上，用刀均匀涂布形成厚度为1.0mm的湿膜。
S205：将湿膜置于80℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，形成干膜。
S206：在干膜的表面均匀涂抹双氧水。当干膜表面的官能团重新活化后，继续在干膜的表面涂布厚度为1.0mm的混合浆料，形成新的湿膜。
S207：将新的湿膜置于80℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，再次形成干膜。如此，重复步骤S205-S206共3次，形成多层湿膜。
S208：将多层湿膜经干燥后从基膜上剥离后，压延密实形成厚度为80.3μm，密度为1.89g/cm3，导热系数为1819W/m·K的石墨烯膜。
实施例3
本申请实施例提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法包括：
S301：将30kg石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为5000rpm，搅拌时间为1h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为1h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的石墨烯，最后形成质量百分浓度为5.0％的石墨烯分散液600kg。
S302：将5kg多孔氧化石墨烯分散在去离子水中，通过机械搅拌的方式将大颗粒多孔氧化石墨烯打碎分散在去离子水中。其中，机械搅拌的转数为5000rpm，搅拌时间为1h。混合均匀后，通过超声波分散的方式将小颗粒多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，其中，超声波频率为28kHz，超声波分散时间为1h。超声波分散结束后，采用孔径为200目的筛网过滤，以去除没有分散的多孔氧化石墨烯，最后形成质量百分浓度为5.0％的多孔氧化石墨烯分散液100kg。
S303：将质量百分浓度为5.0％的石墨烯分散液和质量百分浓度为5.0％的多孔氧化石墨烯分散液按照质量比为6:1混合均匀，形成质量百分浓度为5.0％混合浆料。其中，机械搅拌的转数为5000rpm，搅拌时间为1h。
S304：将混合浆料倾倒在PET基膜上，用刀均匀涂布形成厚度为1.0mm的湿膜。
S305：将湿膜置于100℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，形成干膜。
S306：在干膜的表面均匀涂抹双氧水。当干膜表面的官能团重新活化后，继续在干膜的表面涂布厚度为1.0mm的混合浆料，形成新的湿膜。
S307：将新的湿膜置于100℃的干燥设备中进行干燥，直至湿膜中的去离子水完全挥发，再次形成干膜。如此，重复步骤S305-S306共3次，形成多层湿膜。
S308：将多层湿膜经干燥后从基膜上剥离后，压延密实形成厚度为63.7μm，密度为2.09g/cm3，导热系数为2053W/m·K的石墨烯膜。
以实施例2制备得到的石墨烯膜为例，采用电镜型号为JSM-6060LA的扫描电子显微镜(英文全称：scanning electron microscope；简称：SEM)进行微观断面进行检测，得到如附图1所示的SEM图。如附图1所示，实施例2制备得到的石墨烯膜具有良好的层状结构。另外，还对实施例2制备得到的石墨烯膜进行宏观外形上的耐折性和外观的展示，如附图2-3所示。由附图2-3可见，实施例2制备得到的石墨烯膜外观光滑平整，具有金属光泽，同时还具有良好的耐折性，能够随意弯折、弯曲。
为体现本申请实施例制备得到的石墨烯膜相对于其他方法制备得到的石墨烯膜具有更好的性状，本申请还以对比例的形式进行说明，下述进行具体描述。
对比例1
将1g氧化石墨烯和4g石墨烯按1:4比例同时加入去离子水中，机械搅拌、超声波分散后得到浓度为4.0％的混合浆料125g。其中，机械搅拌转数为3000rpm，搅拌2h，超声波频率为28kHz，超声2h。采用刮刀涂布法，将混合浆料均匀涂布在PET基膜上，形成厚度为4.0mm的湿膜。将湿膜放入温度为80℃的干燥设备中干燥处理，水分挥发形成单层石墨烯膜。
对比例2
将6g石墨烯分散在去离子水中，机械搅拌、超声波分散后得到浓度为4.0％的石墨烯分散液200g。其中，机械搅拌的转数为3000rpm，搅拌2h；超声波频率为28kHz，超声2h。将3g多孔氧化石墨烯分散在去离子水中，机械搅拌、超声波分散后得到浓度为4.0％的石墨烯分散液100g。其中，机械搅拌的转数为3000rpm，搅拌2h；超声波频率为28kHz，超声2h。按照比例混合，搅拌2h，得到浓度为3.0％的混合浆料。采用刮刀涂布法，将混合浆料均匀涂布在PET基膜上，形成厚度为6.0mm的湿膜。将湿膜放入温度为60℃的干燥设备中干燥处理，水分挥发形成单层石墨烯膜。
对比例3
将3g石墨烯分散在去离子水中，机械搅拌、超声波分散后得到浓度为3.0％石墨烯分散液100g。其中，机械搅拌转数为3000rpm，搅拌2h；超声波频率为28kHz，超声2h。采用刮刀涂布法，将混合浆料均匀涂布在PET基膜上，形成厚度为2.0mm的湿膜。将湿膜放入温度为60℃的干燥设备中干燥处理，形成单层石墨烯膜。
对对比例1制备得到的石墨烯膜进行宏观的表面形态检测，如附图4所示。由附图4可见，对比例1制备得到的石墨烯膜表面形成大量颗粒状缺陷，严重影响产品形态和性能。
本申请还对实施例1-3以及对比例1-3制备得到的石墨烯膜进行成膜状态、厚度、密度、导热系数、电导率、拉伸强度、耐折强度的性能测试，测试结果如表1所示。其中，导热系数按标准ASTM E1461-2013中规定的闪光法测量，电导率按标准ASTM C611-2016中规定的四探针法测量，拉伸强度按标准ASTM F152-2017中规定的方法测量，耐折强度按标准ASTM D2176-2016中规定的方法测量。
表1：实施例1-3以及对比例1-3的性能测试结果
由表1可见，实施例1-3制备得到的石墨烯膜的表面光滑平整、有金属光泽，且导热系数、电导率、拉伸强度、耐折强度较高，均明显优于对比例1-3制备得到的石墨烯膜。而对比例1-3制备得到的石墨烯膜表面有大量颗粒、易断裂、不耐弯折，且结构松散不成膜。另外，对比例1、3制备得到的石墨烯膜因颗粒较大、结构松散而无法进行导热系数、电导率、拉伸强度、耐折强度的测量。
表1中的性能测试结果原因分析：
相对于实施例2，对比例1中将氧化石墨烯和石墨烯同时加入到去离子水中制备浆料。由于氧化石墨烯和石墨烯未事先分散均匀，导致形成的干膜薄厚不均，进而干膜表面形成大量颗粒状缺陷。
相对于实施例2，对比例2未进行官能团的活化，也未采用多层结构。虽然对比例2与实施例2的涂布湿膜的厚度一致，但由于未采用多层结构及活化剂而导致制备得到的石墨烯膜的厚度、密度、导热导电性能、拉伸强度和耐折测试显著下降，不能满足使用要求。
相对于实施例2，对比例3仅使用了石墨烯。在湿膜干燥处理过程中，湿膜中的水分完全挥发，以致于不能形成有强度的膜类整体结构，进而与基膜分离时发生断裂、粉碎，形成不规则薄片状，无法使用。
本申请实施例提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法中，通过石墨烯和多孔氧化石墨烯制备混合浆料，采用制浆、涂布成膜、干燥、官能团活化、压延密实等工艺制备外观平整、光滑，且厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜。机械剥离法和/或液相剥离法制备得到的石墨烯与多孔氧化石墨烯混合形成的混合浆料能够在涂布时形成的外观平整、光滑的湿膜，以此解决高固含量或高浓度的氧化石墨烯分散液因粘度过大而导致湿膜表面封闭式或开放式气泡过多的问题。多孔氧化石墨烯的引入充分发挥了石墨烯自身的导热性能，使得连续生产过程中没有高温碳化、高温石墨化过程，制备的石墨烯膜仍然保持良好的导电、导热性能，且拉伸强度、耐折测试结果优异，极大地降低了能源消耗。本申请提供的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法能够实现连续、规模化生产，大大提高了生产效率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，其特征在于，包括：
S01：将石墨烯分散在分散剂中，机械搅拌、超声波分散后滤除大颗粒石墨烯，形成石墨烯分散液；所述石墨烯分散液的质量百分浓度为3.0-6.0％；
S02：将多孔氧化石墨烯分散在分散剂中，机械搅拌、超声波分散后滤除大颗粒多孔氧化石墨烯，形成多孔氧化石墨烯分散液；所述多孔氧化石墨烯分散液的质量百分浓度为3.0-6.0％
S03：将所述石墨烯分散液和所述多孔氧化石墨烯分散液混合均匀，形成混合浆料；所述混合浆料的质量百分浓度为1.0-8.0％；当所述石墨烯分散液与所述多孔氧化石墨烯分散液的质量百分浓度相同时，所述石墨烯分散液与所述多孔氧化石墨烯分散液的质量比为(1-9)：1；
S04：将所述混合浆料涂布在基膜上，形成厚度均匀的湿膜；
S05：所述湿膜置于预热后的干燥设备中，干燥后形成干膜；
S06：在所述干膜的表面涂抹双氧水，所述干膜表面的官能团重新活化后，涂布所述混合浆料；
S07：多次重复步骤S05-S06，形成多层湿膜；
S08：所述多层湿膜经干燥后剥离所述基膜后，压延密实形成石墨烯膜；
所述石墨烯膜的厚度为11-100μm，所述石墨烯膜的拉伸强度为71.9-100.4MPa，所述石墨烯膜的耐折次数＞104次，所述石墨烯膜的密度为1.5-2.1g/cm3，所述石墨烯膜的导热系数为500-2100W/(m·K)。
2.根据权利要求1所述的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的灰分含量小于2％，片径为1-50μm，片径层数为1-10层；所述多孔氧化石墨烯的碳含量为45-65％，氧含量为35-45％，硫含量小于5％，灰分含量小于2％，片径为1-100μm，片径层数为1-10层，孔隙率为30-75％。
3.根据权利要求1所述的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、乙醇中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，其特征在于，所述机械搅拌的设备内设有冷却层。
5.根据权利要求1所述的厚度可控的高密度、高导热石墨烯膜的制备方法，其特征在于，所述超声波分散的超声频率为25kHz、28kHz、40kHz或60kHz。
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