石墨烯复合纤维连续生产装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种石墨烯复合纤维的连续生产装置及制备方法，包括：炉体；炉膛，位于所述炉体内并贯穿所述炉体；双侧密封舱室，分别位于所述炉体的左右两侧，并各自设有与所述炉膛相通的传送口，所述双侧密封舱室中的一个设有进气端，另一个设有出气端；送丝转轮，位于设有所述出气端一侧的密封舱室内；收丝转轮，位于设有所述进气端一侧的密封舱室内。该装置可实现石墨烯复合纤维的连续化生产，生产效率高、操作简便。采用本发明专利技术的方法制备的石墨烯复合纤维具有导热性能好、稳定性高的特点，具有更加广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯复合纤维连续生产装置及制备方法
本专利技术涉及石墨烯复合材料的制备，具体涉及一种石墨烯复合纤维连续生产装置及制备方法。
技术介绍
玻璃纤维是一种优良的绝缘材料，具有优异的轻质高强性能，已经在很多方面替代了金属材料，无论是传统的建筑、PCB电路板、管道运输、摩擦材料领域，还是在新兴风电、交通工具、笔记本等产品领域，高性能玻纤市场整体容量正在加快扩张，尤其在交通工具领域，玻璃纤维的使用可以促进交通工具轻量化和低能耗的发展步伐，提高燃油利用效率。光纤是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。在当今的信息时代，人们在经济活动和科学研究中有大量的信息及数据需要加工和处理，而光纤正是传输信息的最理想的工具。以光导通信技术为基础的信息系统与传统的电缆系统比较,在同样多的时间内它可以进行更大量和更多类型信息的传送。一根光纤电缆相当于100根传送电话所使用的同轴电缆所传送的信息。而且传送时的损耗低，接点数目可以减少1/20。光导系统的波带很宽，由几十MHZ/km到几百GHz/km,而且可以防止电讯号的噪音。另外，光纤消耗材料少，与同轴电缆相比可节省大量有色金属。玻璃纤维和光纤虽然在很多方面替代了传统金属材料，但与传统金属材料相比，玻璃纤维/光纤还有很多亟待解决的问题。玻璃纤维/光纤的热导率仅有1.4W/m·K左右，而传统金属材料的热导率极高，例如铜的热导率可达397W/m·K。过低的热导率使得玻璃纤维/光纤与金属材料相比，虽然具有轻质高强的特点，但在某些对材料导热和导电性能有一定要求的部位，玻璃纤维/光纤与传统金属材料相比便失去了优势。石墨烯作为一种性能优异的二维材料，具有电阻率低，导热系数高，力学性能优异等的特点。单层石墨烯的导热系数极高，室温下可达约5200W/m·K，是现阶段已知的热导率最高的材料。石墨烯玻璃纤维/光纤的结合将产生出一种新型的石墨烯复合纤维，其导热能力将大大提高，从而具有更加广阔的应用范围。然而，由于特殊的生产方式和应用场景，玻璃纤维或光纤一般都具有较长的尺寸，这就给石墨烯复合纤维的连续生产带来很大难度。因此，亟需一种石墨烯复合纤维的连续生产装置及制备方法，以解决上述种种问题。需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石墨烯复合纤维的连续生产装置及制备方法，以解决由于尺寸限制等原因而无法进行石墨烯复合纤维连续生产的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种石墨烯复合纤维的连续生产装置，包括：炉体；炉膛，位于所述炉体内并贯穿所述炉体；双侧密封舱室，分别位于所述炉体的左右两侧，并各自设有与所述炉膛相通的传送口，所述双侧密封舱室中的一个设有进气端，另一个设有出气端；送丝转轮，位于设有所述出气端一侧的密封舱室内；收丝转轮，位于设有所述进气端一侧的密封舱室内。根据本专利技术的一个实施方式，还包括电机，所述电机连接于所述收丝转轮。根据本专利技术的一个实施方式，所述密封舱室为可开合的密封舱室。根据本专利技术的一个实施方式，还包括抽真空装置，所述抽真空装置连接于所述出气端。根据本专利技术的一个实施方式，所述送丝转轮与所述收丝转轮的轴心位于同一水平线上。根据本专利技术的一个实施方式，所述炉膛的长度为80cm～120cm。本专利技术还提供一种石墨烯复合纤维的制备方法，采用上述连续生产装置制备，所述制备方法包括：提供一纤维；将所述纤维缠绕于所述送丝转轮上，并将所述纤维的一端自所述传送口通过所述炉膛缠绕于所述收丝转轮上；转动所述收丝转轮，以带动所述送丝转轮上的纤维通过所述炉膛缠绕于所述收丝转轮上；所述转动收丝转轮的同时，通入碳源于所述进气端，并通过所述炉膛经所述出气端排出，使所述碳源于通过所述炉膛的纤维上进行沉积反应形成所述石墨烯复合纤维。根据本专利技术的一个实施方式，所述沉积反应为化学气相沉积或原子层气相沉积。根据本专利技术的一个实施方式，所述沉积反应于960℃～1100℃的温度下，1Pa～10Pa的压力下进行。根据本专利技术的一个实施方式，还包括通入氢气于所述进气端，所述碳源与氢气的气体流量比为1：1～1：10。根据本专利技术的一个实施方式，所述送丝转轮上的纤维通过所述炉膛的速度为0.1cm/min～100cm/min。根据本专利技术的一个实施方式，所述碳源选自甲烷、乙烯、丙烯、乙炔和乙醇中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述纤维为玻璃纤维或光纤。本专利技术还提供一种石墨烯复合纤维，采用上述方法制备。根据上述技术方案的描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种新的石墨烯复合纤维的连续生产装置，该装置通过设置收丝转轮和送丝转轮以实行卷对卷工艺，实现了纤维的自动化连续化牵引，进而在纤维基底上可连续沉积反应生长均匀石墨烯层；通过控制反应物浓度和生长时间，可获得不同石墨烯层数的石墨烯复合纤维，以适用于不同应用；本专利技术制备石墨烯复合纤维的生长过程为低压状态，避免了纤维基底的高温氧化。总之，采用本专利技术的石墨烯复合纤维的连续生产装置可实现石墨烯复合纤维的连续化生产，生产效率高、操作简便。采用本专利技术的方法制备的石墨烯复合纤维具有导热性能好、稳定性高的特点，具有更加广阔的应用前景。附图说明为了让本专利技术实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。图1示出了本专利技术一个实施方式的石墨烯复合纤维的连续生产装置剖面结构示意图；图2示出了本专利技术一个实施方式的制备石墨烯复合纤维工艺流程图；图3为实施例1的石墨烯复合玻璃纤维的表面拉曼曲线。其中，附图标记说明如下：1：炉体2：炉膛3，4：密封舱室5，5’：传送口6：进气端7：出气端8：送丝转轮9：收丝转轮10：纤维具体实施方式以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本专利技术实施例的不同部件。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本专利技术实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本专利技术实施例。本专利技术实施例可在各个范例中重复参考标号和/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在本专利技术实施例中形成一部件在另一部件上、连接至另一部件、和/或耦接至另一部件，其可包含形成此部件直接接触另一部件的实施例，并且也可包含形成额外的部件介于这些部件之间，使得这些部件不直接接触的实施例。再者，为了容易描述本专利技术实施例的一个部件与另一部件之间的关系，在此可以使用空间相关用语，举例而言，“较低”、“较高”、“水平”、“垂直”、“在…上方”、”之上”、“在…下方”、“在…底下”、”向上”、”向下”、”顶部”、”底部”等衍生的空间相关用语(例如“水平地”、“垂直地”、”向上地”、”向下地”等)。这些空间相关用语意欲涵盖包含这些部件的装置的不同方位。图1示出了本专利技术一个实施方式的石墨烯复合纤维的连续生产装置剖面结构示意图。如图1所示，该石墨烯复合纤维的连续生产装置包括：炉体1；所述炉体1为可升温的高温炉，最高温度可达1200℃。炉膛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯复合纤维的连续生产装置，其特征在于，包括：炉体；炉膛，位于所述炉体内并贯穿所述炉体；双侧密封舱室，分别位于所述炉体的左右两侧，并各自设有与所述炉膛相通的传送口，所述双侧密封舱室中的一个设有进气端，另一个设有出气端；送丝转轮，位于设有所述出气端一侧的密封舱室内；收丝转轮，位于设有所述进气端一侧的密封舱室内。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合纤维的连续生产装置，其特征在于，包括：炉体；炉膛，位于所述炉体内并贯穿所述炉体；双侧密封舱室，分别位于所述炉体的左右两侧，并各自设有与所述炉膛相通的传送口，所述双侧密封舱室中的一个设有进气端，另一个设有出气端；送丝转轮，位于设有所述出气端一侧的密封舱室内；收丝转轮，位于设有所述进气端一侧的密封舱室内。2.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，还包括电机，所述电机连接于所述收丝转轮。3.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，所述密封舱室为可开合的密封舱室。4.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，还包括抽真空装置，所述抽真空装置连接于所述出气端。5.根据权利要求1所述的连续生产装置，其特征在于，所述送丝转轮与所述收丝转轮的轴心位于同一水平线上。6.一种石墨烯复合纤维的制备方法，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠范，崔光，程熠，
申请(专利权)人：北京石墨烯研究院，北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11