[发明专利]一种石墨烯碳纳米管复合导热薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯碳纳米管复合导热薄膜材料及其制备方法，主要用于电子元器件、手机散热、LED灯等领域。将氧化石墨烯分散液和碳纳米管分散液各自均匀分散后，混合均匀，加入凝固液中，再将此混合液涂抹在基底上进行烘干。重复上述操作，可根据需要获得相应层数的薄膜；此过程使得氧化石墨烯、碳纳米管上的基团与凝固液中的基团自发形成共价键，迅速交联自组装，有利于提高石墨烯Z轴方向上的导热和散热系数，得到高性能复合薄膜，重复操作过程使得薄膜性能与厚度可控。本发明制备方法简单、成本低廉，所得复合薄膜具有高导热性，可以实现大规模量产。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯碳纳米管复合导热薄膜材料及其制备方法，属石墨烯复合材料技术领域。

背景技术

石墨烯是一种二维平面单原子层厚度六方排列的碳原子所构成的物质,其具有高的电荷迁移率，高机械强度，高表面积等优异的性能,在薄膜太阳能电池、平板显示电极、电容器、锂电以及涂层机械强度增强等方面有着广泛的应用。

石墨烯薄膜的制备方法中以气相沉积法和氧化还原法最为常见，所得到的石墨烯薄膜具有良好的导电性、导热性以及机械强度；目前石墨烯薄膜的片层在水平方向二维方向上导热系数可达到1800K/m²，Z轴上的散热系数不超过10K/m²。因此，石墨烯薄膜的综合散热系数不很理想，严重限制了石墨烯材料在电子元器件上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯碳纳米管复合导热薄膜材料及其制备方法，使得氧化石墨烯和碳纳米管与凝固液中的基团自发形成共价键，迅速交联自组装，将石墨烯与碳纳米管连在一起，方法简单、成本低廉。

技术方案：将氧化石墨烯分散液和碳纳米管分散液各自均匀分散后，混合均匀，加入凝固液中，再将此混合液涂抹在基底上进行烘干。重复上述操作，可根据需要获得相应层数的薄膜；此过程使得氧化石墨烯、碳纳米管上的基团与凝固液中的基团自发形成共价键，迅速交联自组装，有利于提高石墨烯Z轴方向上的导热和散热系数，得到高性能复合薄膜，重复操作过程使得薄膜性能与厚度可控。

其中，先将氧化石墨烯水分散液和碳纳米管均匀分散后，加入到凝固液中，再涂布到基底上,随后取出基底进行烘干,即可得到单层自组装的氧化石墨烯复合薄膜。在附有复合薄膜的基底上涂布氧化石墨烯水分散液，重复浸入-烘干-涂布,即可得到厚度可控的碳纳米管氧化石墨烯复合薄膜材料；其中氧化石墨烯分散液和碳纳米管分散液是分散于燕馏水中得到。

进一步地，所述氧化石墨烯分散液和碳纳米管分散液的浓度为1-25mg/mL。

进一步地，所述基底为玻璃、聚对苯二甲酸乙醇或硅中的一种。

进一步地，所述凝固液的浓度为0.1～25mg/mL。

进一步地，所述凝固液的溶剂为水、烷烃、醇都或卤代烃中的一种。

进一步地，所述温度为25℃。

具体实施方式

为进一步阐述本发明，下面给出实施例来说明，在下属实例中，提供了本发明若干实施方式和组成，然而本发明并不局限于采用下述方式实施，本领域技术人员在理解本发明的基础上对本发明所进行的变更、替换、改进依旧属于本发明的保护范围。

实施例1：

以1,8-辛二胺的溶剂作凝固液制备复合薄膜，制备过程如下：

配备氧化石墨烯溶液：氧化石墨烯以石墨为原料，采用传统的Hummers方法或改进方法制得；将200mg冻干的GO粉末，溶解到40ml蒸馏水中，超声分散1h，充分分散，形成5mg/ml的氧化石墨烯水溶液；

取5mg的1,8-辛二胺溶解到50ml蒸馏水中，超声分散10min，充分分散，形成0.1mg/ml凝固液。

将上述氧化石墨烯水溶液涂布到基底上，其中基底材料为60mm*30mm*mm的玻璃基底，将带有氧化石墨烯水溶液的玻璃基底浸入到凝固液中，反应10min，取出基底，室温烘干10h，再将基底上涂布一层氧化石墨烯水溶液，重复浸入-烘干-涂布的过程，即得到双层氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜。