[发明专利]石墨烯微纳腔超导膜的制备方法及相关产品和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯微纳腔超导膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯与溶剂混合配制成氧化石墨烯浆料；(2)将氧化石墨烯浆料与液态的低凝固材料混合得到混合料；(3)将所述混合料在低于所述低凝固材料的凝固温度的条件下制备氧化石墨烯复合膜；(4)升高温度除去所述氧化石墨烯复合膜中的低凝固材料，获得除去低凝固材料的氧化石墨烯膜；(5)将所述氧化石墨烯膜经过碳化、石墨化，获得石墨烯微纳腔超导膜。该方法获得的石墨烯微纳腔超导膜导热率＞50W/mK，屏蔽效能在电磁波1‑10GHz范围达80dB以上，压缩比＞50％，电导率＞3.0*10^5S/m。

技术领域

本发明是属于石墨烯技术领域，特别是关于一种石墨烯微纳腔超导膜的制备方法及相关产品和应用。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维碳材料，晶体薄膜的厚度只有0.334nm，故又称单原子层石墨。石墨烯具有优异的电学、热学和机械性能，并且具有较高的理论比表面积(理论计算值为2630m²/g)。

与完美晶格的石墨烯相比，具有空位的多孔石墨烯由于缺陷的存在，从而产生很多特有的性质，如开放的能带间隙、坚韧的机械性能及超大的比表面积等，进而使多孔石墨烯在强化本征石墨烯光学、催化、传感和电化学储能性能等领域有着更为广泛的应用。研究人员围绕多孔石墨烯的制备开展了大量研究探索工作。迄今为止，国际上制备多孔石墨烯的方法已发展了很多种，如光刻蚀法、碳热还原法、湿法刻蚀法、模板法、溶剂热法等。

但目前的方法存在所用造孔剂需要用到四氢呋喃、甲苯、丙酮等致癌有机溶剂除去，且需要用无水乙醇多次置换，使用这些有机溶剂对人体非常有害，且多次用乙醇置换，造成大量废液的产生，非常不环保，且多次置换耗时耗力。另一方面处理后的样品放在无水乙醇中进一步用临界点干燥，这步处理过程对设备要求高，不适合大规模生产。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯微纳腔超导膜的制备方法，其能够利用相变转化方法实现石墨烯微纳腔的造孔，获得的石墨烯微纳腔超导膜内部为微米到纳米级别多孔腔结构，表面层状结构，导热率＞50W/mK，屏蔽效能在电磁波1-10GHz范围达80dB以上，压缩比＞50％，电导率＞3.0*10^5S/m。

为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯微纳腔超导膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯与溶剂混合配制成氧化石墨烯浆料；

(2)将步骤(1)所述的氧化石墨烯浆料与液态的低凝固材料混合得到混合料；

(3)将步骤(2)所述的混合料在低于所述低凝固材料的凝固温度的条件下制备氧化石墨烯复合膜；

(4)升高温度除去步骤(3)所述的氧化石墨烯复合膜中的低凝固材料，获得除去低凝固材料的氧化石墨烯膜；

(5)将步骤(4)获得的所述除去低凝固材料的氧化石墨烯膜再经过碳化、石墨化，获得石墨烯微纳腔超导膜。

在本发明的一实施方式中，所述氧化石墨烯浆料中含有1-10wt％的氧化石墨烯；优选的，所述氧化石墨烯浆料中含有2-8wt％的氧化石墨烯；更优选的，所述氧化石墨烯浆料中含有5wt％的氧化石墨烯。

在本发明的一实施方式中，所述溶剂为水、甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。

在本发明的一实施方式中，所述低凝固材料为丙三醇、丙烯酸中的至少一种。