[发明专利]一种石墨烯泡沫导电复合材料的制备方法

说明书

本发明属于石墨烯泡沫复合材料的技术领域，本发明公开了一种石墨烯泡沫导电复合材料的制备方法。以解决目前可穿戴传感器导电性差导致的信号传输差以及不耐形变的技术问题。本发明利用化学沉积法制备的具有三维导电网络的石墨烯泡沫进一步通过浸渍聚苯并噁嗪树脂溶液、喷涂壳聚糖/酪蛋白溶液等步骤制备的石墨烯泡沫导电复合材料不仅具有高导电性、高柔韧性、耐形变以及高耐候性，同时还具有良好的生物相容性和生物降解性。

技术领域

本发明涉及石墨烯泡沫复合材料的技术领域，尤其涉及一种石墨烯泡沫导电复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯作为世界上最薄的二维薄膜材料，不仅具有非常高的电导率，而且具有很好的力学稳定性及柔韧性，是制备柔性导电材料的理想材料。然而，石墨烯的堆叠、分布不均匀、片层接触电阻高等挑战阻碍了石墨烯的增强效率，使其不能充分发挥潜力。这些缺点导致复合材料的性能低于预期。因此，将二维(2D)石墨烯转变为石墨烯泡沫(GF)。GF作为一种新型的碳基化工材料，其呈现出高度互连的大孔结构及超低密度行为。GF是石墨烯片层间的互连网络，由于其优异的电性能和机械性能，GF可作为复合材料中的有效增强剂，可广泛应用于柔性导电、导热、热管理、电磁屏蔽、吸波、催化、传感及储能材料等领域。

伴随着科学的发展和技术的进步，可穿戴设备已经逐渐走进了人们的生活，起到信号检测、辅助操控、安全预警等功能。已经成为人类生活中具有应用价值的柔性电子设备之一。然而，大部分可穿戴传感器面临着难以满足人体多尺度运动且极易受损的局限性。在制备石墨烯复合材料时大多采用传统的填料分散工艺，一方面该工艺导致复合材料内部的导电网络分布不均匀，而且伴随着严重的填料团聚现象，使得复合材料导电性差所导致的信号传输不灵敏，从而严重的限制了可穿戴传感器的发展。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种石墨烯泡沫导电复合材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯泡沫导电复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：石墨烯泡沫的制备：将泡沫镍，通入氩氢混合气升温，并保温反应一段时间，采用鼓泡法通入无水乙醇，迅速冷却至室温，即可得到将石墨烯/泡沫镍；再将石墨烯/泡沫镍浸入氯化铁和盐酸的混合溶液除去金属镍，再用去离子水清洗，干燥，制得石墨烯泡沫；

步骤2：将聚苯并噁嗪树脂溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，得到聚苯并噁嗪树脂溶液；将石墨烯泡沫浸渍在聚苯并噁嗪树脂溶液中超声处理，取出，干燥，得产物A；

步骤3：将单质钴与二聚脂肪酸预聚体混合，室温下超声波震荡，再转移至高压反应釜中，同时加入产物A和尿素反应，得到产物B；

步骤4：在去离子水中，加入产物B、异氰酸酯和聚天冬氨酸、过硫酸铵制成混合液置于密闭容器中，抽真空反应，待反应完毕加入与混合液等体积的N,N-二甲基甲酰胺，离心，将上清液倒入甲醇中得到沉淀，将沉淀物进行煅烧，即得产物C；

步骤5：在去离子水中，加入羧甲基壳聚糖和酪蛋白酸钠，形成混合溶液，连续搅拌，恒温反应直至溶液均匀，冷却至室温喷涂在产物C的表面进行烘干,即得石墨烯泡沫导电复合材料。

优选的，步骤1中温度升至1000℃～1100℃，以10℃/min～20℃/min的升温速率进行升温，保温时间为10～30min，迅速冷却时以100℃/min～200℃/min的降温速率降至室温。

优选的，步骤1中无水乙醇通入时间控制在5～10min。

优选的，步骤1中氩气氢气体积比为160～200∶80～120。

优选的，步骤1中先将泡沫镍进行横向压缩处理，控制横向压缩程度为55％～75％。