[发明专利]一种发泡碳膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发泡碳膜及其制备方法，碳膜的厚度为70‑200nm，内部具有一层连续的气泡；气泡的内壁面由片层间距为0.34nm的石墨烯片构成，外壁面由金刚石构成，金刚石层与石墨烯层贴合；内壁面的石墨烯片缺陷极少，其I_D/I_G＜0.01。此薄膜可应用于声波探测和发生装置。

技术领域

本发明涉及高性能纳米材料及其制备方法，尤其涉及一种发泡碳膜及其制备方法。

背景技术

2010年，英国曼彻斯特大学的两位教授Andre GeiM和Konstantin Novoselov因为首次成功分离出稳定的石墨烯获得诺贝尔物理学奖，掀起了全世界对石墨烯研究的热潮。石墨烯有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达2×105cM2/Vs)，突出的性能(5000W/(MK)，超常的比表面积(2630M2/g)，其杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)。石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点，而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。

宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式，常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。通过进一步的高温处理，能够修补石墨烯的缺陷，能够有效的提高石墨烯膜的导电性和热导性，可以广泛应用于发声、声波探测、智能手机、智能随身硬件、平板电脑、笔记本电脑等随身电子设备中去。

但是，因为边缘缺陷的存在，加上石墨烯层间作用力弱，高温烧结过的石墨烯膜一般强度都不太高，小于100MPa，不利于其实际应用。另外，石墨烯层间交联结构和金刚石结构类似，对导热没有损伤，不会严重影响石墨烯膜的导热性能。

目前为止，石墨烯膜已经开始应用于发声器件，比如激光制备的PI基石墨烯膜、化学还原的石墨烯膜。但是以上两者薄膜有着不可避免的缺陷，其一，结构缺陷大，升温速度慢；其二，厚度很高，降温速度慢，为此发声的清晰度较差；其三，薄膜耐温性较差，音响调节度差；其四，石墨烯或者碳管等薄膜垂直热导率极差，不利于降温过程中的热量逸散，严重影响音质的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种发泡碳膜及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种发泡碳膜，碳膜的厚度为70-200nm，内部具有一层连续的气泡；气泡的内壁面由片层间距为0.34nm的石墨烯片构成，外壁面由金刚石构成，金刚石层与石墨烯层贴合；内壁面的石墨烯片缺陷极少，其I_D/I_G＜0.01。

一种发泡碳膜的制备方法，包含如下步骤：

(1)将氧化石墨烯配制成浓度为0.5-10ug/mL氧化石墨烯水溶液，以阳极氧化铝(AAO)为基底抽滤成膜，厚度为200-600nm；

(2)将贴附于AAO膜的氧化石墨烯膜置于密闭容器中，60-100度高温熏蒸HI蒸汽1-10h；

(3)将固体转移剂均匀涂敷在石墨烯膜表面，并于低于固体转移剂熔点5度以下温度进行加热，使得固体转移剂固化；

(4)将涂敷有固体转移剂的石墨烯膜置于室温下，石墨烯膜自动与AAO膜分离；

(5)将上述得到的固体转移剂支撑的石墨烯膜在固体转移剂挥发的温度下缓慢挥发掉固体转移剂，得到独立自支撑的还原氧化石墨烯膜；

(6)用磁控溅射的方式在还原氧化石墨烯膜的正反两面各喷涂一层金属钛，钼或者钴等金属，溅射的金属纳米粒子的摩尔量不大于石墨烯膜中碳原子摩尔量的30％；

(7)800-1200摄氏度下将溅射有金属的石墨烯膜进行氯化处理，金属纳米粒子以氯化物形式逸散；