氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供由包括氧化石墨烯（GO）和陶瓷溶胶的氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液形成的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层以及制备该涂层的方法。基于氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的总重，氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层中的氧化石墨烯的含量是约0.002～3.0wt%。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年10月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0125886号的优先权和利益，其全部内容引入本文以作参考。
本公开涉及。
技术介绍
氧化石墨烯(或氧化石墨，在下文中为G0)是通过石墨的酸处理所制备的片状碳材料，且在表面上具有大量的亲水性官能团，例如羧基(-C00H)、羟基(-0H)等。通过酸处理过程产生的表面氧化基团与水(H2O)自然地产生氢键，因此通过该过程制备的GO是水合的或是水性浆料状态的形式。通常，不经进一步的处理，浆料的固体含量为约2?8wt%。当GO被适当地包括在膜或结构中时，其提供改进的强度和合适的热导率。然而，去除所含湿气的处理可使这些特性劣化。通常，GO可通过化学还原法(例如肼处理等)和热还原法制备成石墨烯的形式。此后，还原的石墨烯具体被称作还原的氧化石墨烯(RG0)。经证实RGO表面上的至少一部分氧化基团没有被完全去除。通常，表面氧化基团的氧含量小于或等于总碳骨架含量的约5wt%。因此，本专利技术的氧化石墨烯(RGO)具有小于或等于总碳骨架含量的约5wt%的氧含量，与表面氧化基团的氧含量一致。近来关注GO或RGO与常规材料的不均匀混合物，其可提供常规材料的协同效应并消除其限制。不均匀混合物可用于高强度复合材料和燃料电池。各种开发技术包括:石墨烯-纳米线(例如半导体)混杂结构，其中在石墨烯导电部分中吸收光能并且产生电子-穴对；混杂复合物制造方法，包括石墨烯片/碳纳米管/聚合物纳米颗粒；制造用于锂可再充电电池的正极石墨烯材料的方法，该材料是通过添加铁(Fe)前体和磷酸盐(PO4)前体而形成的混杂材料；通过在空气中烧结石墨烯和金属氧化物颗粒来制造具有改进的充电和放电率的石墨烯复合煅烧体的方法；通过在高温和高压下将T12纳米粉末与石墨烯混合并使其反应来制造石墨烯-二氧化钛(T12)混杂材料的方法。因此，关于近来对不均匀GO涂层材料的需求，本专利技术提供使用GO和陶瓷的用于形成具有透明度和热导率的GO-陶瓷混杂层的涂布溶胶溶液。
技术实现思路
本专利技术的一个示例性实施方式提供涂布溶胶溶液，其形成具有改进的分散性和储存稳定性特征的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层。本专利技术的另一个示例性实施方式提供具有改进的均匀性和透明度的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层。此外，本专利技术的另一个示例性实施方式提供用于制备氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的方法以及由该方法制备的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层。本专利技术的又一示例性实施方式提供车辆前灯，其包括氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层。根据本专利技术的一个示例性实施方式，氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层可由包括氧化石墨烯(GO)和陶瓷溶胶的氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液形成，其中氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层中的氧化石墨烯的含量基于氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的总重可为约0.002?3.0wt%o氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层中的氧化石墨烯的含量基于氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的总重可为约0.03?2.5wt%。另外，氧化石墨烯和陶瓷溶胶可被均匀地分布在氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液中。在特定的实施方式中，陶瓷溶胶可包括，但不限于，二氧化娃(Si02)、氧化招(A1203)、钛酸锂(Li4Ti5012)、Ti02、氧化锡(Sn02)、氧化铺(Ce02)、二氧化错(ZrO2)、氧化I凡(V2O5)、氧化硼(B2O3 )、钛酸钡(BaT13 )、氧化乾(Y2O3)、三氧化鹤(WO3)、氧化镁(MgO)、氧化铜(CuO)、氧化锌(ZnO)、磷酸铝(AlPO4)、铝氟(A1F)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(A1N)、氮化钛(TiN)、碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)、二硅化钥(MoSi2)、氧化铁(Fe2O3)、二氧化锗(GeO2)、氧化锂(Li2O )、氧化猛(MnO )、氧化镍(N1 )、沸石、或其组合。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，用于制备氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的方法可包括:制备包括由第一非水类溶剂置换的氧化石墨烯浆料的溶液；将该溶液与第二非水类溶剂和陶瓷前体结合，以制备混合物；将分散剂和水添加至混合物中，以制备氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液；以及使用氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液涂布基材。制备包括由第一非水类溶剂置换的氧化石墨烯浆料的溶液的工艺可包括:在混合氧化石墨烯水性浆料和第一非水类溶剂之后，执行机械分散处理和离心。机械分散处理和离心可以重复进行至少两次，并且该方法还可包括在每次离心后分离上清液。机械分散处理可以是超声、搅拌、剪应力(例如剪切力)施用、使用均化器、或其组合。特别地，离心可在约1200?3500rpm的转速下执行。在另一个示例性实施方式中，基于由第一非水类溶剂置换的氧化石墨烯浆料的总重，可以在由第一非水类溶剂置换的氧化石墨烯浆料中以约2?7wt%的量包括氧化石墨烯。第一非水类溶剂和第二非水类溶剂可以是两亲性溶剂、水混溶溶剂、与水不混溶的溶剂、极性溶剂、非极性溶剂、或其组合。在另一个示例性实施方式中，第一非水类溶剂和第二非水类溶剂可以是IPA(异丙醇)、乙醇、丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、乙酰丙酮、丁醇、乙二醇、聚乙二醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、己烷、环己酮、甲苯、氯仿、二氯苯、二甲苯、三甲苯、吡唆、甲基萘、硝基甲烷、丙烯腈、十八胺、苯胺、二甲亚砜、或其组合。分散剂可以是聚乙二醇(PEG)、甘油、盐酸(HC1)、乙酸、甲酸、柠檬酸、聚合物、或其组合。用于氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层组合物的溶胶溶液还可包括选自聚乙二醇、甘油、葡萄糖、聚合物、及其组合的添加剂。此外，涂布工艺可通过浸涂、旋涂、喷涂、刷涂(paint coating)、棒涂、流涂、辊涂、或其组合来执行。根据本专利技术的另一个示例性实施方式，氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层可以通过上述制造方法进行制备。另外，可提供包括氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的车辆前灯。氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液可具有改进的分散性和储存稳定性特征，可提供包括其且可具有改进的均匀性和透明度的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层，及其制备方法。【附图说明】本专利技术的上述和其它的特征和优点通过参照附图详细描述其示例性实施方式而变得更为明显，其中:图1示出根据相关技术的用于制备氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液的示例性方法;图2示出根据本专利技术的示例性实施方式的示例性氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液的制备方法；图3示出显现根据评价I以及比较例I和2或本专利技术的氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液的稳定性和均匀性的示例性图像；图4示出显现根据本专利技术的评价2和比较例2的氧化石墨烯-陶瓷混合物的涂层的均匀性的示例性图像；图5示出显现根据本专利技术的评价3的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的溶胶溶液的储存稳定性的示例性图像；图6是示出根据本专利技术的评价3的氧化石墨烯-陶瓷混杂溶胶溶液的储存稳定性的示例性图；图7是示出根据本专利技术的评价4的氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的透明度的示例性图；图8示出根据本专利技术的评价5的用于评价氧化石墨烯-陶瓷混杂涂层的热导率的装置和方法的示例性图像和图；并且应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本专利技术基本原理的各种示例性特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本专利技术的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由氧化石墨烯‑陶瓷混杂溶胶溶液形成的氧化石墨烯‑陶瓷混杂涂层，包括：氧化石墨烯（GO）和陶瓷溶胶，其中基于所述氧化石墨烯‑陶瓷混杂涂层的总重，所述氧化石墨烯‑陶瓷混杂涂层中的氧化石墨烯的含量是约0.002至3.0wt%。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张光镒，宋喆圭，金多慧，许胜宪，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，韩国CERAMIC技术院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR