[发明专利]气凝胶

权利要求书

1.一种用于制备二维材料的气凝胶的方法；所述方法包括：

a)提供在溶剂或溶剂混合物中的所述二维材料的薄片的悬浮体；

b)将所述悬浮体的温度降低至低于所述溶剂或溶剂混合物的熔融温度以形成固体悬浮体；和

c)允许所述溶剂或溶剂混合物从所述固体悬浮体中升华或使所述溶剂或溶剂混合物能够从所述固体悬浮体中升华，以提供二维材料的所述气凝胶；

其中所述溶剂或溶剂混合物具有在1atm时在从20℃至300℃范围内的熔点以及在25℃时在从0.0001kPa至2kPa范围内的蒸气压。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述悬浮体还包含聚合物。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合物选自：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA，尼龙)、聚乙腈(PAN)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)。

4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述聚合物以相对于所述二维材料的量按体积计从0.1％至80％的量存在。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述悬浮体中的所述二维材料的量可以为从0.001mg/mL至100mg/mL。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：

将所述二维材料的薄片添加到所述溶剂或溶剂混合物中；和

向所述混合物施加能量以形成在所述溶剂或溶剂混合物中的二维薄片的所述悬浮体。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述溶剂具有在从15MPam^1/2至25MPam^1/2范围内的关于分散的汉森参数(δ_D)、在从1MPam^1/2至20MPam^1/2范围内的关于极化的汉森参数(δ_P)、以及在从0.1MPam^1/2至15MPam^1/2范围内的关于氢键的汉森参数(δ_H)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述溶剂或所述溶剂混合物的至少一种组分选自：莰烯、樟脑、萘、琥珀腈、苯酚和薄荷醇。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述二维材料悬浮在两种或更多种溶剂的混合物中，并且其中所述溶剂混合物的组分使得它们经历共晶凝固。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述二维材料悬浮于其中的所述溶剂混合物包含至少一种低沸点溶剂。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述方法包括在所述温度被降低之前将所述悬浮体形成为图案的步骤。

12.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述过程包括在升华步骤之前将所述固体悬浮体成形为期望的形式的步骤。

13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述二维材料选自石墨烯、官能化石墨烯、h-BN、过渡金属二硫属元素、磷烯和层状第IV族-第VI族化合物及其混合物。

14.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述二维材料是石墨烯。

15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述气凝胶一旦形成就被压缩以降低其孔隙率。

16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，除了所述二维材料之外，所述悬浮体和所得到的气凝胶还包含碳纳米管。