[发明专利]一种可拉伸氧化石墨烯的制备方法

说明书

本发明提供了一种可拉伸氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：对可拉伸弹性纤维基体进行预拉伸；将经过预拉伸的可拉伸弹性纤维基体浸渍在带正电的聚电解质溶液中，浸渍后取出，洗涤；然后将洗涤后的可拉伸弹性纤维基体浸渍在氧化石墨烯溶液中，浸渍后取出，洗涤；重复数次在两种溶液中交替浸渍的过程，实现在可拉伸弹性纤维表面可控生长氧化石墨烯；对经过前序过程处理的纤维进行回复后干燥，最终得到可拉伸氧化石墨烯。本发明的制备方法简单，易于操作，成本低，环保；氧化石墨烯的厚度可以通过控制自组装的时间和次数精确调控；所制备的氧化石墨烯具有褶皱结构，褶皱结构可以通过预拉伸进行调控。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其涉及一种可拉伸氧化石墨烯的制备方法。

背景技术

氧化石墨烯是石墨粉经化学氧化及剥离后的产物，由sp²碳原子以蜂巢晶格构成的二维单原子层结构，底面含有羟基和环氧基，边缘含有羧基，具备独特的物理化学性质。氧化石墨烯的特殊结构决定了其具有优秀的性能，如高导电率、高强度、高透明度和易于修饰等，所以氧化石墨烯具有许多潜在的应用性。

可拉伸的电子器件具有独特的柔性、可弯曲性和可拉伸性，因此适用于可穿戴器件、可拉伸显示器件、可拉伸传感器和具有生物相容性的医疗器件等新兴领域。将氧化石墨烯构筑成褶皱的形貌进而产生可拉伸性是制备可拉伸电子器件的一种重要方式。此外，对于氧化石墨烯而言，它的微观结构、电子输运和机械性能等都会受到褶皱的影响。相比理想的完全平面结构，褶皱的产生能够增大比表面积、调节透光度、改变表面润湿性等。因此，褶皱石墨烯在可拉伸电子器件、应力应变传感器、油污吸附、清洁能源等领域都有着潜在的应用。

现有的可拉伸氧化石墨烯制备方法的工艺复杂，成本高，且所制备的氧化石墨烯的厚度不能精确调控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的可拉伸氧化石墨烯的制备方法，该方法工艺简单，成本低，且所制备的氧化石墨烯具有有序的褶皱形貌，同时其厚度还可以精确调控。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种可拉伸氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对可拉伸弹性纤维基体进行预拉伸；

步骤2：将经过预拉伸的可拉伸弹性纤维基体浸渍在带正电的聚电解质溶液中，浸渍后取出，洗涤；然后将洗涤后的可拉伸弹性纤维基体浸渍在氧化石墨烯溶液中，浸渍后取出，洗涤；重复数次在两种溶液中交替浸渍的过程，实现在可拉伸弹性纤维表面可控生长氧化石墨烯；

步骤3：对经过步骤2处理的纤维进行回复后干燥，最终得到可拉伸氧化石墨烯。

优选地，所述步骤1中，可拉伸弹性纤维基体为聚醚酯弹性纤维、聚氨酯纤维、二烯类弹性纤维、复合弹性纤维、聚烯烃弹性纤维或硬弹性纤维。

优选地，所述步骤1中，预拉伸的拉伸比例为200％～900％。

优选地，所述步骤2中，带正电的聚电解质溶液为聚乙烯亚胺溶液、聚乙烯醇溶液或聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液。

优选地，所述步骤2中，带正电的聚电解质溶液的浓度为0.05～3mg/mL，氧化石墨烯溶液的浓度为0.05-3mg/mL。

优选地，所述步骤2中，一次在带正电的聚电解质溶液中的浸渍时间为1-10min；一次在氧化石墨烯溶液中的浸渍时间为1-10min。

优选地，所述步骤2中，洗涤时用去离子水洗涤。

优选地，所述步骤2中，重复交替浸渍过程的次数为1～8次。

优选地，所述步骤3中，干燥过程为在烘箱中40～60℃直接烘干或者自然烘干，干燥时间为6～24h。