CN114684811B - 石墨烯气凝胶薄膜、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯气凝胶薄膜、其制备方法及应用。所述石墨烯气凝胶薄膜具有致密化的、各向异性的三维多孔网络结构，其包括由石墨烯气凝胶纤维致密化堆积形成的层状结构、膜结构及有序蜂巢状孔结构，所述石墨烯气凝胶纤维由石墨烯片层有序搭接、组装获得。所述制备方法包括：使石墨烯气凝胶纤维进行排布，形成石墨烯气凝胶纤维聚集体，之后对其进行锻造，实现石墨烯气凝胶纤维内部多孔网络的致密化重组及石墨烯气凝胶纤维之间的粘连，获得石墨烯气凝胶薄膜。本发明的石墨烯气凝胶薄膜可用于制备柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，实现热能调制、智能加热、热能转换与存储等功能的集成，且制备工艺简洁，反应条件温和，成本低，绿色无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯气凝胶薄膜及其制备方法与应用，属于能源材料与纳米技术领域。
背景技术
气凝胶是一种分散介质为气体的、具有连续三维多孔网络结构的低密度固体材料。自1932年，美国化学家Samuel Stephens Kistler首次利用超临界流体干燥技术制备得到“固体的烟”——氧化硅气凝胶以来，气凝胶作为材料家族的新成员受到人们的关注及研究。近一个世纪的发展，一系列的具有不同材质、结构及性能的气凝胶相继被合成，如氧化硅气凝胶、金属氧化物气凝胶(TiO2、Al2O3、ZrO2等)、金属单质气凝胶(如金)、高分子气凝胶(聚苯胺、聚吡咯、聚酰亚胺等)、碳气凝胶及新型纳米碳气凝胶(石墨烯、碳纳米管等)、半导体硫化物气凝胶、碳化物气凝胶(碳化硅、钛碳化铝等)、天然高分子气凝胶(即纤维素和其他多糖和各种蛋白质)及氮化硼气凝胶等，极大的丰富了气凝胶的家族，扩展了气凝胶的研究领域及应用方向。
气凝胶的合成均基于溶胶-凝胶转变这一过程，且多发生于三维空间内，难以是现在限域空间内的、均匀的溶胶凝胶转换。同时，凝胶-凝胶转换需要长时间的静置、老化过程，受限于气凝胶的溶胶-凝胶合成，所得气凝胶及其相变复合材料多为宏观块体。难以在薄的空间内实现溶胶-凝胶转换。且块体材料固有的刚性、僵硬等缺点，使其难以适应于目前微型化、集成化、智能化的电子器件及智能系统之中。
另一方面，固液相变材料在较窄的温度区间内可通过可逆的固液相变过程，吸收与释放大量的热量。因此，被认为是一种很有前途的热管理材料。然而，固液相变材料在使用过程中，熔融态的相变材料具有流动性，易发生泄露，带来一系列问题。
基于此，气凝胶以其超低的密度、高的孔隙率和强大的毛细管力被作为一种载体，合成形状稳定的相变复合材料。目前，金属泡沫、碳气凝胶、石墨烯气凝胶、碳纳米管海绵及碳纳米管阵列等多孔材料被用于有机相变储能材料的研究中，赋予其优异的电/热导率，并可光或电驱动进行热能转换与储存。故利用气凝胶这一材料改善相变储能材料的困境，是极为可行并有着极大的应用前景。
然而，气凝胶具有高的孔隙率，不具备高的力学强度及优异的柔韧性，尤其是将气凝胶进行轻薄化或纤细化等低维设计时，所得气凝胶薄膜或纤维的力学性能将会进一步降低；相变材料在固态时具有典型的刚性与脆性，熔融态时为流体，亦不具备任何力学强度与柔性。由此，当气凝胶与相变材料结合时，所得气凝胶相变材料往往为脆性、力学强度弱，不具备良好的柔性。这样一种力学性能上的缺陷，严重限制了气凝胶材料、相变材料及气凝胶相变复合材料的广泛应用及在新兴科技领域中的应用。
鉴于传统气凝胶所具有的力学性能差，相变材料自身的脆性、刚性与流动性，及气凝胶相变薄膜力学柔性、高强的需求，迫切需要并提出一种高强、柔性的气凝胶薄膜及相变智能薄膜及简易的制备方法，将气凝胶及复合材料的结构形态、性能与应用推向一个新的高度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种石墨烯气凝胶薄膜、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。
本发明的另一目的还在于提供所述石墨烯气凝胶薄膜的应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种石墨烯气凝胶薄膜，其具有致密化的、各向异性的三维多孔网络结构，所述三维多孔网络结构包括由石墨烯气凝胶纤维致密化堆积形成的层状结构、膜结构及有序蜂巢状孔结构，所述石墨烯气凝胶纤维由石墨烯片层有序搭接、组装获得。
在一些实施例中，所述三维多孔网络结构所含孔洞的孔径小于1μm。
在一些实施例中，所述石墨烯气凝胶薄膜的孔隙率为30～99％。
在一些实施例中，所述石墨烯气凝胶薄膜的密度为20～900mg/cm3。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的厚度为5～1000μm。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的比表面积为10～600m2/g，孔容为0.1～2.0cm3/g。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向热导率为0.1～10W/mK，面内径向热导率为0.05～5W/mK，面内轴向热导率与面内径向热导率的比值1.5～10∶1。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向电导率为1～1000S/m，面内径向电导率为0.5～900S/m，所述面内轴向电导率与面内径向热导率的比值为2～100∶1。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向断裂强度为1～100MPa，面内径向断裂强度为0.01～10MPa，所述面内轴向断裂强度与面内径向断裂强度的比值为2～1000∶1。
本发明实施例还提供了一种石墨烯气凝胶薄膜的制备方法，其包括：
使石墨烯气凝胶纤维进行排布，形成石墨烯气凝胶纤维聚集体；
对所述石墨烯气凝胶纤维聚集体进行锻造处理，实现石墨烯气凝胶纤维内部多孔网络的致密化重组及石墨烯气凝胶纤维之间的粘连，获得柔性、高强度的致密化石墨烯气凝胶薄膜。
在一些实施例中，所述制备方法包括：至少采用单轴向排列、正交排列、无规排列中的任意一种或两种以上组合的方式对所述石墨烯气凝胶纤维进行排布，制得所述石墨烯气凝胶纤维聚集体。
在一些实施例中，所述锻造处理的压力为0.1～50MPa，所述锻造处理的温度为--50～200℃，所述锻造处理的时间为1s～1h，锻造次数为1～10次。
本发明实施例还提供了前述石墨烯气凝胶薄膜于制备柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜领域中的应用。
本发明实施例还提供了一种柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其包括前述的石墨烯气凝胶薄膜和相变材料，所述相变材料填充于致密的所述石墨烯气凝胶薄膜内。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜在相变材料为固态及熔融态时，均具备力学柔性，可弯曲、折叠、裁剪。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜具有热能调制、智能加热、光-热转换与存储及电热转换与存储功能。
相应的，本发明实施例还提供了所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的制备方法，其包括：将所述石墨烯气凝胶薄膜浸渍于熔融态相变材料中，于真空或常压环境下，静置1min～12h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜具有致密化的、各向异性的石墨烯三维多孔网络，具有良好的柔性和高的断裂强度，可弯曲、折叠、裁剪；
2)本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜由石墨烯气凝胶纤维聚集体经锻造制备得到，易于实现薄膜的图案化设计、合成及力学柔性的增强；
3)本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜的制备工艺简洁，反应条件温和，易操作，低能耗，成本低，绿色无污染，可实现规模化生产；
4)本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜可用于制备高强、柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，所得石墨烯气凝胶相变智能薄膜在相变材料为固态和熔融态时均具有力学柔性，可弯曲、折叠、裁剪，实现热能调制、智能加热、热能转换与存储等功能的集成，在热能调制、智能加热及热能存储与转换等方面具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的径向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图2是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的径向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图3是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图4是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图5是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶相变智能薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图6是本发明实施例2所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图7是本发明实施例3所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图8是本发明实施例4所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图9是本发明实施例5所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图10是本发明实施例6所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图11是本发明实施例7所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图12是本发明实施例8所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片；
图13是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的氮气吸脱附曲线图；
图14是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向应力-应变曲线图；
图15是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶薄膜的径向应力-应变曲线图；
图16是本发明实施例1所获石墨烯气凝胶相变智能薄膜的DSC曲线图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种石墨烯气凝胶薄膜，它包括致密化的、各向异性的三维多孔网络结构，所述三维多孔网络结构包括由石墨烯气凝胶纤维致密化堆积形成的层状结构、膜结构及有序蜂巢状孔结构，所述石墨烯气凝胶纤维由石墨烯片层有序搭接、组装获得。
在一些实施例中，所述三维多孔网络结构所含孔洞的孔径分布小于1μm。
进一步地，所述石墨烯气凝胶纤维的直径为10μm～1mm。
在一些实施例中，所述石墨烯气凝胶薄膜的孔隙率为30～99％。
在一些实施例中，所述石墨烯气凝胶薄膜的密度为20～900mg/cm3，优选为100～500mg/cm3。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的厚度为5～1000μm，优选为50～300μm。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的比表面积为10～600m2/g，孔容为0.1～2.0cm3/g。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向热导率为0.1～10W/mK，面内径向热导率为0.05～5W/mK。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向电导率为1～1000S/m，面内径向电导率为0.5～900S/m。
进一步地，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向断裂强度为1～100MPa，面内径向断裂强度为0.01～10MPa。
作为优选方案之一，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向热导率与面内径向热导率的比值1.5～10∶1。
作为优选方案之一，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向电导率与面内径向热导率的比值为2～100∶1。
作为优选方案之一，所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向断裂强度与面内径向断裂强度的比值为2～1000∶1。
综上所述，所述石墨烯气凝胶薄膜具有致密化的、各向异性的石墨烯三维多孔网络，具有良好的柔性和高的断裂强度，可弯曲、折叠、裁剪。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种石墨烯气凝胶薄膜的制备方法，其包括：石墨烯气凝胶纤维聚集体的合成及锻造处理。
进一步地，所述制备方法包括：提供石墨烯气凝胶纤维聚集体；对石墨烯气凝胶纤维聚集体进行锻造处理。
作为优选方案之一，所述制备方法具体包括：
使石墨烯气凝胶纤维进行排布，形成石墨烯气凝胶纤维聚集体；
对所述石墨烯气凝胶纤维聚集体进行锻造处理，实现石墨烯气凝胶纤维内部多孔网络的致密化重组及石墨烯气凝胶纤维之间的粘连，获得柔性、高强度的致密化的石墨烯气凝胶薄膜。
作为优选方案之一，所述制备方法包括：至少采用单轴向排列、正交排列、无规排列等中的任意一种或两种以上组合的方式对所述石墨烯气凝胶纤维进行排布，制得所述石墨烯气凝胶纤维聚集体。
进一步地，所述石墨烯气凝胶纤维聚集体由石墨烯气凝胶纤维单向排布而来。
作为优选方案之一，所述石墨烯气凝胶纤维聚集体内部的纤维之间排列方式可为单轴向排列、正交排列、无规排列中的一种或两种以上组合，但不限于此。
进一步地，所述石墨烯气凝胶纤维的直径为10μm～1mm。
进一步地，所述石墨烯气凝胶纤维是经由氧化石墨烯液晶的湿法纺丝、化学还原、特种干燥处理这一组合工艺制备得到的。
进一步地，所述化学还原采用的还原剂包括亚硫酸钠、氢碘酸、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、硼氢化钠、乙二胺等中的任意一种或两种以上组合，但不限于此。
进一步地，所述干燥处理包括冷冻干燥、减压干燥、真空干燥及常压干燥等中的任意一种或两种以上组合，但不限于此。
在一些实施方案之中，所述锻造处理的压力为0.1～50MPa，所述锻造处理的温度为-50～200℃，所述锻造处理的时间为1s～1h，锻造次数为1～10次。本发明通过对所述石墨烯气凝胶纤维聚集体进行锻造，实现石墨烯气凝胶纤维内部多孔网络的致密化重组，获得柔性、高强的致密化石墨烯气凝胶薄膜。
在一些实施方案之中，所述制备方法还包括：对所述石墨烯气凝胶薄膜进行二次锻造处理，实现石墨烯气凝胶薄膜的图案化设计与重组，获得具有不同形状的石墨烯气凝胶薄膜，所述石墨烯气凝胶薄膜的形状可为规则的、不规则的、复杂的形状。
综上所述，本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜由石墨烯气凝胶纤维聚集体经锻造制备得到，易于实现薄膜的图案化设计、合成及力学柔性的增强。同时，本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜的制备工艺简洁，反应条件温和，易操作，低能耗，成本低，绿色无污染，可实现规模化生产。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述石墨烯气凝胶薄膜在制备柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜领域中的应用。
本发明所获石墨烯气凝胶薄膜可用于制备柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，在相变材料为固态与熔融态时均保持良好的柔性，实现热能调制、智能加热、热能转换与存储等功能的集成。
相应的，本发明实施例的另一个方面还提供了一种柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜包含致密化石墨烯气凝胶薄膜，且所述致密化石墨烯气凝胶薄膜内填充有相变材料。
进一步地，所述相变材料包括石蜡、聚乙二醇、多元醇、脂肪醇、脂肪胺、硬脂酸和聚烯烃等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜中相变材料的含量为10～90wt％。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜在相变材料为固态及熔融态时，均具备力学柔性，可弯曲、折叠、裁剪；所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜具有热能调制、智能加热、光-热转换与存储及电热转换与存储功能。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的厚度为10μm～1mm，优选为50～300μm。
进一步地，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的相变温度为10～160℃，优选为10～150℃，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的热焓值为1～240J/g，优选为1～220J/g。
相应的，本发明实施例的另一个方面还提供了前述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的制备方法，其包括：将所述致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍于熔融态相变材料中，于真空或常压环境下，静置1min～12h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
藉由上述技术方案，本发明提供的石墨烯气凝胶薄膜具有致密化的、各向异性的石墨烯三维多孔网络；石墨烯气凝胶薄膜由石墨烯气凝胶纤维聚集体经锻造制备得到，易于实现薄膜的图案化设计、合成及力学柔性的增强；石墨烯气凝胶薄膜的制备工艺简洁，反应条件温和，易操作，低能耗，成本低，绿色无污染，可实现规模化生产；石墨烯气凝胶薄膜可用于制备高强、柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，所得石墨烯气凝胶相变智能薄膜在相变材料为固态和熔融态时均具有良好的柔性和高的断裂强度，可弯曲、折叠、裁剪，在热能调制、智能加热及热能存储与转换等方面具有良好的应用前景。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为10μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为25℃、压力为1MPa的条件下进行锻造1min，锻造次数5次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的石蜡中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图1-4为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的径向、轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，所述三维多孔网络结构包括石墨烯气凝胶纤维堆积形成的层状结构、膜结构及有序蜂巢状孔结构，结构与性能参数请参见表1。图5为本实施例所获石墨烯气凝胶相变智能薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，图13为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的氮气吸脱附曲线图，图14-图15为本实施例所获得石墨烯气凝胶薄膜的轴向、径向应力-应变曲线图，图16示出了本实施例所获石墨烯气凝胶相变智能薄膜的DSC曲线图。
实施例2
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸/氢碘酸组合化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为500μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为-50℃、压力为0.1MPa的条件下进行锻造10min，锻造次数1次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的石蜡中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图6为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例3
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-氢碘酸化学还原-常压干燥这一组合工艺，获得直径为1000μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为200℃、压力为10MPa的条件下进行锻造1h，锻造次数3次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的聚乙二醇中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图7为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例4
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为90μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为100℃、压力为8MPa的条件下进行锻造30min，锻造次数2次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的多元醇中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图8为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例5
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为10μm的石墨烯气凝胶纤维及其正交排列的聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为0℃、压力为4MPa的条件下进行锻造10min，锻造次数10次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的脂肪醇中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图9为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例6
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为100μm的石墨烯气凝胶纤维及其无规排列的聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为10℃、压力为0.51MPa的条件下进行锻造15min，锻造次数9次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的脂肪胺中，静置3h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图10为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例7
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为300μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向-正交排列交替的聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为50℃、压力为50MPa的条件下进行锻造45min，锻造次数3次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的硬脂酸中，静置1min，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图11为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
实施例8
(a)提供石墨烯气凝胶纤维聚集体：通过程序化湿法纺丝-抗坏血酸化学还原-冷冻干燥这一组合工艺，获得直径为700μm的石墨烯气凝胶纤维及其单轴向-无规取向交替排列的聚集体。
(b)将步骤(a)中的石墨烯气凝胶纤维聚集体于温度为160℃、压力为30MPa的条件下进行锻造1s，锻造次数1次，获得致密化石墨烯气凝胶薄膜。
(c)将步骤(b)中的致密化石墨烯气凝胶薄膜浸渍在熔融态的聚烯烃中，静置12h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
图12为本实施例所获石墨烯气凝胶薄膜的轴向扫描电子显微镜(SEM)照片，结构与性能参数请参见表1。
表1实施例1-8中制备的石墨烯凝胶薄膜的结构与性能参数
另外，本申请发明人还采用本说明书列举的其它原料及工艺条件，并参考实施例1-8的方式制取了一系列的石墨烯气凝胶薄膜。经测试发现，这些石墨烯气凝胶薄膜也具有本说明书述及的各项优异性能。
藉由前述实施例可以证明，本发明的石墨烯气凝胶薄膜性能优异，所需制备设备操作简单，可实现连续化自动化生产，大大缩短了制备周期和成本，具有巨大的应用前景。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (21)
1.一种石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于，所述石墨烯气凝胶薄膜具有致密化的、各向异性的三维多孔网络结构，所述三维多孔网络结构包括由石墨烯气凝胶纤维致密化堆积形成的层状结构、膜结构及有序蜂巢状孔结构，所述石墨烯气凝胶纤维由石墨烯片层有序搭接、组装获得；
其中，所述三维多孔网络结构所含孔洞的孔径小于1 μm，所述石墨烯气凝胶纤维的直径为10μm~1mm，所述石墨烯气凝胶薄膜的密度为20~900 mg/cm3，孔隙率为30~99%，比表面积为10~600 m2/g，孔容为0.1~2.0 cm3/g；
所述的石墨烯气凝胶薄膜的制备方法包括：
至少采用单轴向排列、正交排列、无规排列中的任意一种或两种以上组合的方式对所述石墨烯气凝胶纤维进行排布，制得所述石墨烯气凝胶纤维聚集体，形成石墨烯气凝胶纤维聚集体；
对所述石墨烯气凝胶纤维聚集体进行锻造处理，所述锻造处理的压力为0.1~50 MPa、温度为-50~200℃、时间为1s~1h、次数为1~10次。
2. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的密度为100~500 mg/cm3。
3. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的厚度为5~1000 μm。
4. 根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的厚度为50~300 μm。
5. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向热导率为0.1~10 W/mK，面内径向热导率为0.05~5 W/mK，面内轴向热导率与面内径向热导率的比值1.5~10：1。
6. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向电导率为1~1000 S/m，面内径向电导率为0.5~900 S/m，所述面内轴向电导率与面内径向热导率的比值为2~100：1。
7. 根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶薄膜的面内轴向断裂强度为1~100 MPa，面内径向断裂强度为0.01~10 MPa，所述面内轴向断裂强度与面内径向断裂强度的比值为2~1000：1。
8.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶纤维的直径为10μm~1mm。
9.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述石墨烯气凝胶纤维是经由氧化石墨烯液晶的湿法纺丝、化学还原、干燥处理制备得到的。
10.根据权利要求9所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述化学还原采用的还原剂包括亚硫酸钠、氢碘酸、抗坏血酸、抗坏血酸钠、水合肼、硼氢化钠、乙二胺中的任意一种或两种以上组合。
11.根据权利要求9所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于：所述干燥处理包括冷冻干燥、减压干燥、真空干燥及常压干燥中的任意一种或两种以上组合。
12.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶薄膜，其特征在于还包括：对所述石墨烯气凝胶薄膜进行二次锻造处理，实现石墨烯气凝胶薄膜的图案化设计与重组，获得具有不同形状的石墨烯气凝胶薄膜，所述石墨烯气凝胶薄膜具有规则的或不规则的形态。
13.权利要求1-12中任一项所述的石墨烯气凝胶薄膜于制备柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜领域中的应用。
14.一种柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于包括权利要求1-12中任一项所述的石墨烯气凝胶薄膜和相变材料，所述相变材料填充于致密的所述石墨烯气凝胶薄膜内。
15.根据要求14所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：所述相变材料包括石蜡、聚乙二醇、多元醇、脂肪醇、脂肪胺、硬脂酸和聚烯烃中的任意一种或两种以上的组合。
16.根据要求14所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜中相变材料的含量为10~90 wt%。
17.根据要求14所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的厚度为10μm~1 mm。
18.根据要求17所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的厚度为50~300 μm。
19.根据要求14所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的相变温度为10~160℃，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的热焓值为1~240 J/g。
20.根据要求14所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜，其特征在于：在相变材料为固态及熔融态时，所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜具备力学柔性，并且能够弯曲、折叠和裁剪；所述柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜具有热能调制、智能加热、光-热转换与存储及电热转换与存储功能。
21.如权利要求14~20任一项所述的柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜的制备方法，其特征在于包括：将所述石墨烯气凝胶薄膜浸渍于熔融态相变材料中，于真空或常压环境下，静置1min~12h，获得柔性石墨烯气凝胶相变智能薄膜。
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Citations (11)
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|---|---|---|---|---|
| CN103011745A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-04-03 | 天津大学 | 二氧化硅气凝胶隔热复合材料及制备方法 |
| CN104412024A (zh) * | 2012-08-09 | 2015-03-11 | 松下知识产权经营株式会社 | 绝热体及其制造方法 |
| CN105523547A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-04-27 | 浙江大学 | 一种超柔性高导热石墨烯膜及其制备方法 |
| CN105970325A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-28 | 东华大学 | 一种连续纤维素气凝胶纤维及其制备方法 |
| CN106520077A (zh) * | 2016-09-10 | 2017-03-22 | 北京工业大学 | 相变储能纤维/SiO2气凝胶复合毡及其制备方法 |
| CN106747540A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 山东鲁阳节能材料股份有限公司 | 一种气凝胶纤维复合材料的制备方法 |
| CN107244882A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种二氧化硅气凝胶毡及其制备方法 |
| CN108587571A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯气凝胶智能相变纤维、其制备方法及应用 |
| CN109331751A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-02-15 | 武汉纺织大学 | 具备强韧结构的石墨烯基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN110648855A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-03 | 武汉理工大学 | 一种碳化硅/石墨烯复合纳米森林薄膜材料及其制备方法与应用 |
| CN111668453A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-15 | 合肥工业大学 | 柔性自支撑正极材料及其制备方法和应用 |
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|---|---|---|---|---|
| US20090114413A1 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-07 | Daviau William A | Insulated Housing |
-
2020
- 2020-12-29 CN CN202011595701.6A patent/CN114684811B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104412024A (zh) * | 2012-08-09 | 2015-03-11 | 松下知识产权经营株式会社 | 绝热体及其制造方法 |
| CN103011745A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-04-03 | 天津大学 | 二氧化硅气凝胶隔热复合材料及制备方法 |
| CN105523547A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-04-27 | 浙江大学 | 一种超柔性高导热石墨烯膜及其制备方法 |
| CN105970325A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-28 | 东华大学 | 一种连续纤维素气凝胶纤维及其制备方法 |
| CN106520077A (zh) * | 2016-09-10 | 2017-03-22 | 北京工业大学 | 相变储能纤维/SiO2气凝胶复合毡及其制备方法 |
| CN106747540A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 山东鲁阳节能材料股份有限公司 | 一种气凝胶纤维复合材料的制备方法 |
| CN107244882A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-10-13 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种二氧化硅气凝胶毡及其制备方法 |
| CN108587571A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯气凝胶智能相变纤维、其制备方法及应用 |
| CN109331751A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-02-15 | 武汉纺织大学 | 具备强韧结构的石墨烯基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN110648855A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-03 | 武汉理工大学 | 一种碳化硅/石墨烯复合纳米森林薄膜材料及其制备方法与应用 |
| CN111668453A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-15 | 合肥工业大学 | 柔性自支撑正极材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《Highly compressible ultra-light anisotropic cellulose/graphene aerogel fabricated by bidirectional freeze drying for selective oil absorption》;Mi, HY;《CARBON》;20181228;全文 * |
| 《柔性石墨烯复合纤维基超级电容器的制备及性能研究》;刘新月;《集成技术》;20170115;全文 * |
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