[实用新型]一种石墨烯基三层复合膜

说明书

技术领域

本实用新型属于石墨烯纳米材料应用领域，尤其涉及一种石墨烯基三层复合膜。

背景技术

碳纳米管和石墨烯的出现已经刺激了人们将其物理和力学性质应用于器件的极大兴趣。理论上和实验上已证实它们具有很高的硬度和强度。另外还具有很高的电导率和热导率。独特的力学和物理性质使它们在各式各样的器件中得到了广泛的研究。

许多研究小组在碳纳米管的微处理器方面取得了显著成果，但基于全石墨烯材料的微处理器及传感器方面的研究相对较少，Small 2009，6，210介绍了一种包括碳纳米管/氧化石墨烯复合膜的材料，此材料显示出良好的温湿度感应性能。但碳纳米管层是由纳米线材料组成，而氧化石墨烯层是由纳米薄片材料组成，因而两层材料的结合性差，电导率不高。且由于材料特性差别较大，机械性能一般。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的两层材料的缺点，本发明的目的是提供一种石墨烯基三层复合膜，由于三层材料均为石墨烯基材料，制备的复合膜结合性好，且具有很好的机械性能。

本实用新型所提出的石墨烯基三层复合膜，由外侧的两层石墨烯层和内侧的一层氧化石墨烯层复合而成，每层厚度在20纳米至20微米之间。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

本发明利用抽滤或蒸发法得到了石墨烯基三层复合膜，该膜具有很好的机械性能，同时对于温度或湿度具有很强的响应特性，且由于高温或高湿度而导致的卷曲力相当大；不同的温度或湿度导致的卷曲程度也不一样大。另外当温度或湿度降低时，该膜渐渐的展平，具有很好的可重复性。该特性使得石墨烯可以应用在微执行器或传感器上。

附图说明

图1为本实用新型的膜结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、石墨烯层，2、氧化石墨烯层，3、石墨烯层。

具体实施方式

一种石墨烯基三层复合膜，如图1所示，由石墨烯层1、氧化石墨烯层2和石墨烯层3复合而成，每层厚度在20纳米至20微米之间。可以通过如下方式制备得到：

第一实施方式

首先，将0.01克氧化石墨置于盛有1000克水的烧杯中，超声30分钟，得到均匀的氧化石墨溶液。

然后，将所得氧化石墨烯水溶液置于抽滤设备中，利用负压抽虑，获得氧化石墨烯膜。

最后，取碳氧比为6、石墨烯质量浓度为0.03％的石墨烯氯仿溶液200克置于上述装有氧化石墨烯膜的抽滤装置中，利用负压抽滤，获得石墨烯/氧化石墨烯/石墨烯膜，三层膜的厚度均为4微米。经过测试，该膜对温湿度的响应时间均小于0.8秒，可重复弯曲伸展2000次以上。

第二实施方式

首先，将0.3克氧化石墨置于盛有70克氯仿的烧杯中，超声25分钟，得到均匀的氧化石墨溶液。

然后，将所得氧化石墨烯氯仿溶液置于常压过滤器中，获得氧化石墨烯膜。

最后，取碳氧比为20、质量浓度为0.1％(石墨烯)的石墨烯酒精溶液200克置于上述装有氧化石墨烯膜的过滤器中，利用常压蒸发，获得石墨烯/氧化石墨烯/石墨烯膜，三层膜的厚度分别为20微米/10微米/20微米。经过测试，该膜对温湿度的响应时间均小于0.8秒，可重复弯曲伸展2000次以上。

可以理解的是，上述组成的用量和配比可以根据具体需要进行调整，从而制备出不同厚度的膜层。