单层石墨烯在室温下的热导率超过5000Wnr1IC1,因此被作为用于热管理系统中的理想热管理材料。近年来,人们发现取向三维石墨烯网络结构能够为热量传递提供有效路径,因此在散热材料和相变材料领域具有广阔的应用前景。刘忠范院士团队[39]合成了用作热管理材料的石墨烯气凝胶/十八烷酸相变复合材料,在填充含量为20vol%时热导率约为2.635Wm-1K-1,且其垂直分布的石墨烯纳米片提供了更大的光吸收及热交换面积,显著提高了太阳能的光-热转换及存储效率,远远优于其他传统的光-热转换材料。玻纤增强复合材料户外使用具有超长耐候性。上海氧化石墨烯类型
大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是**为方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰:将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials),来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构,气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象,这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构,可以作为一个理想的催化剂载体,金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。改性氧化石墨烯措施石墨烯的导热性能优异,易分散,易加工。
在声学领域,利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性,其可作为振膜应用于发声器件中,可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜,经过客户测试,该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性,保真度高。溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中,形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,此时溶剂可以插入石墨层间,进行层层剥离,制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率比较高(大约为8%),电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯,整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。
氧化石墨烯成膜过程中因氧化石墨烯片层以交错的方式堆叠在一起,会形成纳米通道,因而可作为分子筛。Li等[6和Joshi等|_6]研究发现氧化石墨烯膜具有一定的选择渗透性,能使水化离子半径小的离子及直径小于纳米通道孔径的气体分子通过,从而实现分子之间的分离。另外,氧化石墨烯膜还能吸附有机染料,可应用于污水处理、盐水淡化和油水分离等领域_6。Wang等l_7o]研究发现多孔纳米聚丙烯腈纤维支撑基底的氧化石墨烯膜能完全过滤水中的刚果红,且对无机盐NaSO的阻滞率达56.7。Chen等_7将氧化石墨烯和碳纳米管复合制备了还原氧化石墨烯一CNT复合滤膜,发现复合滤膜渗透率高达20~3OL·m·h·bar~,且对水中甲基橙阻滞率达97.3,对其他物质的阻滞率达99%。氧化石墨烯是制备导热膜的主要原料。
真空抽滤法是一种制备石墨烯薄膜的**常见方法。由于氧化石墨烯的片层含有大量羧基、羰基等亲水性含氧官能团,并且片层间具有静电相互作用不容易团聚,因此在不借助分散剂的情况下也能在水溶液中分散均匀,从而形成稳定的分散液,非常有利于真空抽滤过程中片层的紧密排列[43,44]。Liu[45】等人采用真空抽滤法制备了具有有序排列结构和高密度的GO/PDA复合膜。在GO/PDA复合膜中,GO的含氧官能团与PDA的胺基之间存在氢键相互作用,并且PDA对GO具有还原的作用。在经过3000°C高温处理之后,PDA被转化为具有***石墨晶体结构的CPDA纳米颗粒(CPDANPs),对石墨烯片层起到了增强的作用,从而使复合膜的拉伸强度、电导率和热导率氧化石墨烯材料有滤饼形态。内蒙古生产氧化石墨烯改性
常州第六元素拥有石墨的深度插层和高解离率的制备技术。上海氧化石墨烯类型
石墨烯薄膜具有优异的面内热导率和良好的柔钿性,因此经常在可穿戴设备、电子设备等领域被用作散热材料使用。刘忠范院士团队[78]通过等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在蓝宝石衬底上生长石墨烯纳米壁,得到的纳米壁具有独特的结构和出色的热导率。在输入电流为350mA的情况下,基于石墨烯纳米壁组装的LED在光输出功率方面提高了37%左右,而温度却降低了3.8%,说明石墨烯纳米壁可用作LED应用中增强散热的良好材料。Kim[79]等人使用球磨法将氟化石墨剥落为氟化石墨烯溶液,然后通过真空抽滤得到10pm厚的超薄氟化石墨烯薄膜(EGF),显示出242Wm-1K-1的优异面内热导率。Guo_等人通过涂布法制备了一种厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和优异的导热性能,在施加3.2V电压时,薄膜可以在6s内从室温快速升温至45°C。而去除外加电压后,石墨烯薄膜可在5s内迅速冷却至室温,实验结果显示其既具有快速的电加热响应,又具有高效的散热能力。上海氧化石墨烯类型