[发明专利]一种可拉伸石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种可拉伸石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极的制备方法；本发明将氧化石墨烯和二甲基甲酰胺配成1‑3mg/ml的溶液后与乙二胺按照一定比例混合，还原后得到石墨烯，搅拌均匀溶解在乙醇溶液中；通过真空抽滤制备石墨烯膜，待滤膜上没有自由水时立即撤离真空装置，紧接着将石墨烯膜置于冷冻中干燥一定时间，将石墨烯膜从完整的滤膜上剥离下来；将硅橡胶按照一定比例混合均匀后倒入模具并将表面刮平，然后将石墨烯膜平铺在硅胶层上，硅胶固化后使用导电银浆将细铜线固定在石墨烯膜两端，再将同等厚度的硅胶铺在石墨烯膜表面，待其固化后整体从模具中取出；本发明制备的石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极材料柔性高、可弯曲，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其是涉及一种可拉伸石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极的制备方法。

背景技术

石墨烯是碳原子以强共价键-π键连接，这种连接作用既具有弹性又具有韧性，具有优异的力学性能和导电性，在力学、电学和生物学等方面具有较大的潜力。石墨烯因其高比表面积和高导电性引起广大科研人员的广泛研究。与传统的电子器件相比较，柔性电子器件具有优异的灵活性、人体相容性和环境适应性，在柔性储能器件、传感器、植入式医学装置和可穿戴设备等领域都有着广泛的应用前景。过去十年，研究者们在柔性电子器件的设计、制备和应用方面做了大量的研究和探索。以碳纳米管、石墨烯为代表的碳薄膜材料具有优异的力学、电学、物理、化学性质，是柔性电子器件的理想材料。然而，前人得到的碳薄膜/高分子材料复合结构的拉伸能力有限，远小于实际应用中的变形。

发明内容

本发明的目的主要在于针对上述存在问题，提供一种可拉伸石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极的制备方法，制备一种低成本，高柔韧性，可拉伸的石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极材料。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极的制备方法，其特征在于；包括以下步骤：

1)氧化石墨烯还原

将氧化石墨烯通过磁力搅拌溶解于二甲基酰胺DMF中，制备浓度为1-3mg/ml的氧化石墨烯/DMF溶液；取适量的氧化石墨烯/DMF溶液与乙二胺按照体积比例为(1-5)：1混合均匀后，置于80℃水浴中回流条件下反应，还原氧化石墨烯制备石墨烯溶液；使用去离子水反复清洗制备的石墨烯溶液直至滤液为中性，最后将石墨烯冷冻干燥制备石墨烯固体。

2)石墨烯膜制备

将制备的石墨烯搅拌溶解在乙醇溶液中得到0.5-5mg/ml的石墨烯溶液；石墨烯膜通过滤膜真空抽滤适量的上述石墨烯溶液来制备，当滤纸上没有自由水时立即撤离真空装置；然后将附有石墨烯的滤膜放入低温的冷冻干燥机中干燥，最后将石墨烯膜从滤纸上剥离下来。

3)硅橡胶制备

将型号为Ecoflex^TM00-30的硅橡胶A胶和B胶按照1：1的质量比混合后搅拌均匀，使用真空抽滤装置将其中的气泡抽出。

4)石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极制备

制备的硅橡胶倒入深度为1-3mm的模具后，将表面刮平整；将制备的石墨烯平铺在硅橡胶上，待其固化后使用导电银浆将铜线固定到石墨烯膜两端；将制备的硅胶再次倒在石墨烯膜表面并刮平整，待其固化后取出石墨烯膜/硅橡胶夹芯结构电极材料。

步骤1)中所述的氧化石墨烯是由Hummers法、机械剥离或者电化学剥离制备而得。

步骤1)中所述的回流条件下反应时间为8h-48h。

步骤2)中所述的乙醇溶液中无水乙醇的体积含量为10％-60％。

步骤2)中所述的滤膜的孔径为0.22μm。