The invention discloses a method for preparing a strong graphene / cellulose composite thermal conductive film. The preparation steps are as follows: first, the wood pulp dispersed into aqueous solution, peeled into single in liquid phase under the action of shear force, diameter of nano fibrous bundle. A single fiber bundle was diluted by deionized water and treated with a high speed shear machine for a certain period of time to obtain a low concentration cellulose aqueous solution. Then, the industrial graphene nanosheets were evenly dispersed into the aqueous solution containing dispersant by ultrasonic treatment. Cellulose solution will then be prepared to gradually drop graphene dispersions, after ultrasonic mixing, filtration and drying process of the preparation of graphene / cellulose composite films. The results show that the films have good flexibility, thermal conductivity and electrical conductivity, and the mechanical, thermal and electrical properties of the films are further improved after hot pressing. The preparation method has the advantages of simple process, low cost, green environment protection and wide application value in the field of functional composite materials.
【技术实现步骤摘要】
一种强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法
本专利技术属于纳米材料和功能材料研究领域,具体为一种强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是指由碳原子六角二维蜂窝晶格紧密排列而成的厚度约为0.35nm的单层碳原子炭质材料。石墨烯中碳原子通过α键与相邻的三个碳原子连接,碳碳之间键长仅为0.142nm,这些键能很强的C-C键互成120°的键角,使得石墨烯成为世界上最强最硬的材料。石墨烯的比表面积高达2630m2/g,拉伸强度和杨氏模量分别达到130GPa和1TPa,其理论导热系数为5300W/mK远高于金属和碳纳米管的导热系数。常温下电子迁移率>15000cm2/V∙s,导电率高达6000S/cm,大于碳纳米管和硅晶体。所以如果将石墨烯重塑成薄膜材料将会在超级电容器、柔性电极、太阳能电池、触摸屏、电子电器等许多领域有广泛的应用价值。目前石墨烯薄膜制备所用的大多是单层石墨烯,例如CVD方法制备的石墨烯薄膜以单层石墨烯为主,这种方法由于工艺复杂、条件苛刻、产率低和成本高的缺点,限制了石墨烯大规模的产业化应用。再比如利用化学氧化还原法制备氧化石墨烯,通过真空抽滤得到氧化石墨烯薄膜,然后再通过化学还原法得到石墨烯薄膜,这种方法的化学剥离过程中所使用的强氧化剂通常会破坏碳原子的平面结构,产生缺陷,使石墨烯的导热和导电性能下降。总得来说单层石墨烯的制备成本比较高,技术还不成熟,难以实现在复合材料领域的规模化应用。而对于多层石墨烯也就是石墨烯纳米片,它是由几层或者十几层石墨烯堆叠成的,其厚度小于10nm,拥有单层石墨烯优良的导 ...
【技术保护点】
一种强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1 将石墨烯和分散剂加入溶剂中,配置成浓度为0.2~5 mg/ml的石墨烯溶液,并对石墨烯溶液进行超声处理,得到分散均匀的石墨烯悬浮液。S2 将木质纸浆分散到水溶液中,然后用匀浆机经过多次循环液相剪切使纤维素分散成单根的纤维束。进一步通过与去离子水混合用高速剪切机分散得到分散度较好的纳米纤维素水溶液。S3 将S2中的纤维素水溶液缓慢加入搅拌中的石墨烯水溶液中,然后用超声处理得到均匀分散的石墨烯/纤维素混合液。S4 采用微孔滤膜真空过滤所述的石墨烯/纤维素混合液,通过自组装重塑作用形成石墨烯和纤维素相间的、石墨烯片取向度较好的膜材料,过滤洗涤后,将薄膜连同滤纸一起在室温下干燥大约24 h,随后将滤物从微孔滤膜上揭下,转移到真空烘箱中在50~100 ºC下真空干燥12~24 h,得到石墨烯/纤维素复合膜材料。S5 将得到的石墨烯/纤维素复合膜在一定温度和压力下经过热压处理,会得到结构更为密实的复合薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1将石墨烯和分散剂加入溶剂中,配置成浓度为0.2~5mg/ml的石墨烯溶液,并对石墨烯溶液进行超声处理,得到分散均匀的石墨烯悬浮液。S2将木质纸浆分散到水溶液中,然后用匀浆机经过多次循环液相剪切使纤维素分散成单根的纤维束。进一步通过与去离子水混合用高速剪切机分散得到分散度较好的纳米纤维素水溶液。S3将S2中的纤维素水溶液缓慢加入搅拌中的石墨烯水溶液中,然后用超声处理得到均匀分散的石墨烯/纤维素混合液。S4采用微孔滤膜真空过滤所述的石墨烯/纤维素混合液,通过自组装重塑作用形成石墨烯和纤维素相间的、石墨烯片取向度较好的膜材料,过滤洗涤后,将薄膜连同滤纸一起在室温下干燥大约24h,随后将滤物从微孔滤膜上揭下,转移到真空烘箱中在50~100ºC下真空干燥12~24h,得到石墨烯/纤维素复合膜材料。S5将得到的石墨烯/纤维素复合膜在一定温度和压力下经过热压处理,会得到结构更为密实的复合薄膜。2.根据权利要求1所述的强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述的分散剂是非离子表面活性剂:辛基苯基聚氧乙烯醚(曲拉通X-100)。3.根据权利要求1所述的强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述石墨烯溶液所用的溶剂为水,乙醇,丙酮,异丙醇,四氢呋喃,异丙醇,甲醇,N-甲基吡咯烷酮及二甲基甲酰胺中的一种。4.根据权利要求1所述的强韧石墨烯/纤维素复合导热导电薄膜的制备方法,其特征在于,所述石墨烯可...
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