相變材料(PCM)通過材料發(fā)生物態(tài)的變化(如融化、凝固等)來儲(chǔ)存及釋放能量,從而達(dá)到熱管理的目的。但是,相變材料在作為熱管理材料使用時(shí)有三個(gè)主要缺點(diǎn):本征熱導(dǎo)率低、對(duì)光的吸收率低以及形狀穩(wěn)定性差[6()_62]。因此,通常通過添加導(dǎo)熱填料來改善這些缺點(diǎn),石墨烯由于具有高本征熱導(dǎo)率、高長(zhǎng)徑比而經(jīng)常被作為制備具有高性能相變復(fù)合材料的理想填料。在現(xiàn)階段研究中,石墨烯基相變復(fù)合材料在熱管理方向的應(yīng)用主要分為光-熱轉(zhuǎn)換材料、熱-電轉(zhuǎn)換材料、電-熱轉(zhuǎn)換材料三種。氧化石墨烯官能團(tuán)豐富,易于改性,可以官能化。云南生產(chǎn)氧化石墨烯材料
氧化石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有:機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004年,Geim等***用微機(jī)械剝離法,成功地從高定向熱裂解石墨上剝離并觀測(cè)到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測(cè)到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯,但存在產(chǎn)率低和成本高的不足,不滿足工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)要求,目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面,進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡(jiǎn)易沉積爐,通入含碳?xì)怏w,如:碳?xì)浠衔铮诟邷叵路纸獬商荚映练e在鎳的表面,形成石墨烯,通過輕微的化學(xué)刻蝕,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。江蘇制備氧化石墨烯類型氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。
氧化石墨烯的主要應(yīng)用:1、石墨烯可以做成化學(xué)傳感器,這個(gè)過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的,根據(jù)部分學(xué)者的研究可知,石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它對(duì)周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料,石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測(cè)多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。2、石墨烯可以用來制作晶體管,由于石墨烯結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性,這種晶體管在接近單個(gè)原子的尺度上依然能穩(wěn)定大氏地工作。相比之下,目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會(huì)失去穩(wěn)定性;石墨烯中電子對(duì)外場(chǎng)的反應(yīng)速度超快這一特點(diǎn),又使得由它制成的晶體管可以達(dá)到極高的工作頻率。
從化學(xué)結(jié)構(gòu)可以看到,石墨烯具有垂直于晶面方向的大π鍵,此結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)5300W·(m·K)-1,能夠比肩比較好的碳納米管導(dǎo)熱材料。常溫下其電子遷移率甚至高于碳納米管和硅晶體,屬于世界上電阻率**小的材料。此外,石墨烯還具有完全敞開雙表面的結(jié)構(gòu)特性,也就是說它類似于不飽和有機(jī)分子,能夠進(jìn)行一系列的有機(jī)反應(yīng),能夠與聚合物或無機(jī)物結(jié)合,從而提升材料的機(jī)械性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性。深入這方面的研究,對(duì)石墨烯進(jìn)行官能團(tuán)修飾,能夠使其化學(xué)活性更加豐富[3-4]。由于石墨烯具有上述的結(jié)構(gòu)特性,越來越多的研究者開始著眼于以石墨烯為基底的合成材料。石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料高氧指數(shù),以及良好的流動(dòng)性與力學(xué)性能。
由于石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)具有巨大的比表面積和獨(dú)特的光電特性,基于石墨烯的材料已被用于各種傳感設(shè)備的構(gòu)造。俞書宏教授團(tuán)隊(duì)[38]制備了RGO/聚氨酯(PU)海綿傳感器,其電阻變化依賴于在壓縮變形過程中導(dǎo)電納米纖維之間接觸程度的改變。測(cè)試表明,該壓力傳感器可以檢測(cè)低至9Pa的壓力,當(dāng)壓力到達(dá)45Pa時(shí)能夠提供清晰的輸出信號(hào),具有非常高的靈敏性,并且可以在1萬次循環(huán)測(cè)試中輸出可重復(fù)的信號(hào)。基于RGO/PU海綿壓力傳感器具有高靈敏度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和可大規(guī)模制造的特點(diǎn),使其有希望成為制造低成本人造皮膚的理想選擇。石墨烯型號(hào)為SE1231、SE1232、SE1233、SE1234。官能化氧化石墨烯改性
常州第六元素建有自動(dòng)控制規(guī)模化生產(chǎn)線,市場(chǎng)占有率居國內(nèi)外前列。云南生產(chǎn)氧化石墨烯材料
隨著電子設(shè)備的功率密度越來越高,其熱管理己成為至關(guān)重要的問題。近年來,由于具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和良好的機(jī)械強(qiáng)度,石墨烯薄膜被認(rèn)為是用于電子器件中散熱材料(HDM)、熱界面材料(TIM)的理想選擇。0〇1^[5(^等人提出了一種改進(jìn)的輥涂方法制備石墨薄膜,然后通過機(jī)械壓制、石墨化處理得到了大尺寸、高密度的高導(dǎo)熱石墨烯薄膜,由于具有高度有序、逐層堆疊的微觀結(jié)構(gòu)以及幾乎沒有面內(nèi)缺陷的石墨烯片,其面內(nèi)導(dǎo)熱率比較高可達(dá)826.0Wnr1K4,并具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的柔韌性。由于其優(yōu)異的性能,這種石墨烯薄膜在LED封裝中表現(xiàn)出出色的熱管理能力,并且能夠在高溫環(huán)境下工作,具有良好的應(yīng)用前景。云南生產(chǎn)氧化石墨烯材料