[发明专利]一种基于石墨烯的可折叠电热膜器件

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯的可折叠电热膜器件，包括发热元件、保护膜和截流体；其中发热元件为超柔石墨烯膜，由超大片均匀氧化石墨烯经过溶液成膜、化学还原、高温还原以及高压压制等步骤得到。石墨烯膜由具有微观尺度褶皱的宏观多层褶皱石墨烯通过物理交联组成，片层间可滑移，因此具有极高的柔性。其石墨烯片层结构完美，片层晶区极大(100um左右)并极少含有缺陷，经过高压压制后结构密实，制备得到的电热膜具有超高的导电性和导热性。此超柔性石墨烯电热膜可耐反复弯折1200次以上，断裂伸长率为12‑18％，导电率为8000‑10600S/cm，热导率为1800‑2600W/mK。

主权项

一种基于石墨烯的可折叠电热膜器件，其特征在于，包括发热元件、保护膜和两个截流体，所述保护膜位于发热元件的上下两侧，两个截流体分别与发热元件的两端相连；所述保护膜为PDMS膜，截流体为金属电极；发热元件为柔性石墨烯膜，通过以下方法制备得到：（1）将平均尺寸大于100μm的氧化石墨烯配制成浓度为6~30mg/mL氧化石墨烯水溶液，在溶液中加入质量分数0.1‑5%的助剂，所述助剂为无机盐、有机小分子或高分子；超声分散后，倒在模具板上烘干成氧化石墨烯膜，然后用还原剂进行还原；（2）将还原后的石墨烯薄膜在惰性气体氛围下先以0.1‑1℃/min的速率升温到500‑800℃，保温0.5‑2h；（3）在惰性气体氛围下以1‑3℃/min的速率升温到1000‑1300℃，保温0.5‑3h；（4）在惰性气体氛围下以5‑8℃/min的速率升温到2500‑3000℃，保温0.5‑4h，自然降温后即可得到多孔石墨烯薄膜；（5）将石墨烯薄膜在高压下压制即可得柔性石墨烯膜；所述步骤1中平均尺寸大于100 μm的氧化石墨烯通过以下方法得到：（1.1）将Modified‑Hummer法获得的氧化石墨片的反应液稀释后，于140目的网筛进行过滤，得到过滤产物；（1.2）将步骤1.1获得的过滤产物与冰水按照体积比1：10混合均匀后，静置2h，逐滴加入双氧水，直到混合液的颜色不再改变；（1.3）向步骤1.2处理后的混合液中逐滴加入浓盐酸，直到絮状的氧化石墨消失，再用140目的网筛过滤出氧化石墨晶片；（1.4）将步骤1.3获得的氧化石墨晶片置于摇床中，20~80转/min，震荡洗涤，使得氧化石墨晶片剥离，得到无碎片超大片的氧化石墨烯，分布系数在0.2‑0.5之间。