一种石墨烯纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯纳米复合材料及其制备方法，所述石墨烯纳米复合材料由石墨烯纳米纤维编织而成，并在石墨烯纳米纤维的编织过程中将氧化镓芯片插入，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层、绝缘层和石墨烯层组合而成，且绝缘层包覆在导电筋层外，石墨烯层包覆在绝缘层外，所述石墨烯层包括以下原料：石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属；所述石墨烯纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、原材料的准备；S2、石墨烯聚氨酯溶液的制备；S3、石墨烯纳米纤维的制备；S4、编织。本发明专利技术提出的石墨烯纳米复合材料，配方合理，蓄能量大，既可以作为储能的电容器，又可以作为电子设备使用，还可以将做为电子屏使用，应用范围广。

Graphene nano composite material and preparation method thereof

The present invention discloses a graphene nanocomposite material and a preparation method. The graphene nanocomposite is woven by a graphene nanofiber and inserts a gallium oxide chip in the braiding process of graphene nanofibers. The graphene nanofibers are composed of a conductive layer, an insulating layer and a graphene layer. The insulating layer is coated outside the conductive reinforcement layer, and the graphene layer is coated outside the insulating layer. The graphene layer includes the following raw materials: graphene, polyurethane, ethanol, acetone, composite nanometallic metal, titanium and rare earth metal. The preparation method of the graphene nanocomposite includes the following steps: S1, preparation of raw materials, S2 Preparation of graphene polyurethane solution; preparation of S3, graphene nanofibers; S4 and braiding. The graphene nano composite material proposed by the invention is reasonable in formula and has large energy storage. It can be used as a capacitor for energy storage, and can be used as an electronic device. It can be used as an electronic screen and has a wide range of applications.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纳米复合材料及其制备方法
本专利技术涉及电子设备
，尤其涉及一种石墨烯纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着科技的发展，越来越多的电子设备充斥着人们的生活，我们每天都会接触到电子设备，而电子设备的核心器件就是蓄能器件，只有蓄能器件的质量过关，蓄能量大电子设备才能达到更好、更长久使用效果。电子布是电子设备中主要的蓄能材料，也可以称之为复合材料，主要用于覆铜板的制造、电器绝缘制品、印刷电路板、防火板、绝缘板、及航空、军工等领域，目前使用的电子布主要是电子级玻璃纤维布，但电子级玻璃纤维布的蓄能效果还不够理想，仅能维持一段时间内的能量补给，因此传统的电子布在长效、高能量需求的领域的应用严重受限。近年来，研究工作者对电子布的研究报道也颇多，中国专利申请公布号：CN104313758A公开了一种电子布，该电子布包括粗纬纱、细纬纱、粗经纱、细经纱、节点和织口组成；中国专利授权公开号：CN204959175U公开了一种电子布，该电子布包括电子布本体、玻璃纤维布、透气通孔和防静电器，上述两专利分别从结构上对电子布进行了改良，从而解决了以往的柔韧度不佳、不耐磨、透气性和防静电功能的不足，但这样制备的电子布的蓄能效果并未得到改善。基于此，本专利技术提出了一种新型的电子布，即石墨烯纳米复合材料以及该石墨烯纳米复合材料的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种石墨烯纳米复合材料及其制备方法。一种石墨烯纳米复合材料，由石墨烯纳米纤维编织而成，并在编织的过程中将氧化镓芯片插入，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层、绝缘层和石墨烯层组合而成，且绝缘层包覆在导电筋层外，石墨烯层包覆在绝缘层外，所述石墨烯层包括以下原料：石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属。优选的，所述氧化镓芯片制作成丝状，并在使用前编写好程序。优选的，所述导电筋层为铜丝、铝丝、银丝中的任意一种或几种的混合。优选的，所述绝缘层为由PI或PET中任意一种制备而成的绝缘膜。优选的，所述石墨烯层中石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属的质量比为0.01～0.03：45～55：56～64：25～36：0.2～0.6：0.01～0.03：0.005～0.015。优选的，所述复合纳米金属为纳米银、纳米铜和纳米铝的混合物，且纳米银、纳米铜和纳米铝的质量比为1：2～3：1～2。优选的，所述石墨烯层的配方中的聚氨酯替换为聚四氟乙烯。优选的，所述石墨烯由氧化石墨烯经水合肼蒸汽还原为成石墨烯层中使用的石墨烯，且氧化石墨烯在使用前用氨丙基三乙氧基硅烷进行表面处理，再加入酚醛树脂进行改性。本专利技术还提出了一种石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原材料的准备：按照石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属的质量比为0.01～0.03：45～55：56～64：25～36：0.2～0.6：0.01～0.03：0.005～0.015进行称取原料，备用；S2、石墨烯聚氨酯溶液的制备：将步骤S1称取的乙醇和丙酮混合，待混合均匀后，得混合溶液A，将步骤S1中称取的聚氨酯加热溶解在混合溶液A中，即得聚氨酯溶液，向聚氨酯溶液中依次加入步骤S1称取的石墨烯、复合纳米金属、钛、稀土金属，充分搅拌，再将搅拌好的溶液在400～800℃下加热1～8h，然后冷却至室温，再采用高能超声法超声30～90min，即得石墨烯聚氨酯溶液；S3、石墨烯纳米纤维的制备：在导电筋层外紧密包覆绝缘层，并在绝缘层外喷涂步骤S2制备的石墨烯聚氨酯溶液，即得石墨烯纳米纤维；S4、编织：将步骤S3制备的石墨烯纳米纤维编织成布，并在编织过程中将氧化镓芯片插入，即得石墨烯纳米复合材料。本专利技术提出的复合材料，配方合理，采用铜丝、铝丝或银丝构成导电筋层外紧密包覆由PI或PET组成的绝缘层，绝缘层外再涂覆由石墨烯聚氨酯或石墨烯聚四氟乙烯构成石墨烯层，整体构成石墨烯纳米纤维，导电筋层、绝缘层和石墨烯层的相互配合，使整个石墨烯纳米纤维变成一个大电容器，然后再将具有蓄能功效的石墨烯纳米纤维编织成复合材料，同时将氧化镓芯片插入到复合材料内，使复合材料的蓄能量倍增，同时制备的复合材料既可以作为储能的电容器，又可以作为电子设备使用，还可以将做为电子屏使用，进而扩大复合材料的应用领域，尤其是将复合材料应用到5D、6D等高科技产品中去，而且石墨烯纳米纤维中的石墨烯层由合理比例的石墨烯与聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属混合而成，可以提高复合材料的蓄能功效，为制作大容量的储能布做保障，使用的石墨烯由氧化石墨烯经水合肼蒸汽直接还原得到，减少了石墨烯在制备过程中的团聚现象，而且使用的氧化石墨烯经氨丙基三乙氧基硅烷和酚醛树脂的双重改性，可以显著提高氧化石墨烯的抗冲击性能。附图说明图1为本专利技术提出的一种石墨烯纳米复合材料中石墨烯纳米纤维的结构图。其中，1、导电筋层，2、绝缘层，3、石墨烯层。具体实施方式参照图1，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例一本专利技术提出的一种石墨烯纳米复合材料，由石墨烯纳米纤维编织而成，并在编织的过程中将氧化镓芯片插入，所述氧化镓芯片预先制作成丝状，并在使用前编写好程序，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层1、绝缘层2和石墨烯层3组合而成，且绝缘层2包覆在导电筋层1外，石墨烯层3包覆在绝缘层2外，所述导电筋层1为铜丝，所述石墨烯层3由质量比为0.02：50：58：30：0.1：0.3：0.1：0.02：0.01的石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、纳米银、纳米铜、纳米铝、钛和稀土金属组成；石墨烯纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、原材料的准备：按照石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、纳米银、纳米铜、纳米铝、钛和稀土金属的质量比为0.02：50：58：30：0.1：0.3：0.1：0.02：0.01进行称取原料，备用；S2、石墨烯聚氨酯溶液的制备：将步骤S1称取的乙醇和丙酮混合，待混合均匀后，得混合溶液A，将步骤S1中称取的聚氨酯加热溶解在混合溶液A中，即得聚氨酯溶液，向聚氨酯溶液中依次加入步骤S1称取的石墨烯、复合纳米金属、钛、稀土金属，充分搅拌，再将搅拌好的溶液在600℃下加热4h，然后冷却至室温，再采用高能超声法超声60min，即得石墨烯聚氨酯溶液；S3、石墨烯纳米纤维的制备：在导电筋层1外紧密包覆绝缘层2，并在绝缘层2外喷涂步骤S2制备的石墨烯聚氨酯溶液，即得石墨烯纳米纤维；S4、编织：将步骤S3制备的石墨烯纳米纤维编织成布，并在编织过程中将氧化镓芯片插入，即得石墨烯纳米复合材料。实施例二本专利技术提出的一种石墨烯纳米复合材料，由石墨烯纳米纤维编织而成，并在编织的过程中将氧化镓芯片插入，所述氧化镓芯片预先制作成丝状，并在使用前编写好程序，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层1、绝缘层2和石墨烯层3组合而成，且绝缘层2包覆在导电筋层1外，石墨烯层3包覆在绝缘层2外，所述导电筋层1为铜丝和银丝的混合，所述石墨烯层3由质量比为0.03：55：60：28：0.1：0.2：0.2：0.01：0.015的石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、纳米银、纳米铜、纳米铝、钛和稀土金属组成；石墨烯纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、原材料的准备：按照石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，由石墨烯纳米纤维编织而成，并在编织的过程中将氧化镓芯片插入，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层(1)、绝缘层(2)和石墨烯层(3)组合而成，且绝缘层(2)包覆在导电筋层(1)外，石墨烯层(3)包覆在绝缘层(2)外，所述石墨烯层(3)包括以下原料：石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，由石墨烯纳米纤维编织而成，并在编织的过程中将氧化镓芯片插入，所述石墨烯纳米纤维由导电筋层(1)、绝缘层(2)和石墨烯层(3)组合而成，且绝缘层(2)包覆在导电筋层(1)外，石墨烯层(3)包覆在绝缘层(2)外，所述石墨烯层(3)包括以下原料：石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，所述氧化镓芯片制作成丝状，并在使用前编写好程序。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，所述导电筋层(1)为铜丝、铝丝、银丝中的任意一种或几种的混合。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，所述绝缘层(2)为由PI或PET中任意一种制备而成的绝缘膜。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，所述石墨烯层(3)中石墨烯、聚氨酯、乙醇、丙酮、复合纳米金属、钛和稀土金属的质量比为0.01～0.03：45～55：56～64：25～36：0.2～0.6：0.01～0.03：0.005～0.015。6.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征在于，所述复合纳米金属为纳米银、纳米铜和纳米铝的混合物，且纳米银、纳米铜和纳米铝的质量比为1：2～3：1～2。7.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米复合材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文立，赵轩源，张建，
申请(专利权)人：赵文立，赵轩源，张建，
类型：发明
国别省市：北京,11