取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术揭示了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用。所述取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，包括：提供氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液通过带有衣架式模头的挤出机构直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向，之后对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型、真空干燥和还原处理，获得取向结构石墨烯气凝胶。本发明专利技术提供的取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用，通过剪切应力挤出分散液获得取向结构的石墨烯气凝胶，实现了低成本制备大屏蔽面面积的取向结构石墨烯气凝胶。

【技术实现步骤摘要】
取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用
本专利技术属于功能材料制备
，具体涉及一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用。
技术介绍
随着电子科学技术的发展，无线通讯技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的作用，这些技术再带我给我们便利的同时，也带来了不可忽略的电磁污染。这些电池污染不仅会影响电子器件的功能，而且还会危害我们的身体健康。所以，对电磁污染的屏蔽是非常重要且必要的。目前主流的电磁屏蔽材料包含金属、磁性陶瓷和新型的石墨烯材料。石墨烯材料因其高电导率、密度小和抗腐蚀性强等特点完美复合新型电磁屏蔽材料的需求。石墨烯材料用于电磁屏蔽的研究主要是针对石墨烯气凝胶展开的。因为石墨烯气凝胶的多空隙结构，力学性能好等特点成为电磁屏蔽材料的研究热门。其中，石墨烯片径的相同取向的结构能让石墨烯气凝胶获得更好的导电性和力学性能，从而能够进一步提高材料的电磁屏蔽能效。所以，制备大面积、轻质且有取向结构的石墨烯气凝胶对其应用有着非常重要的意义。目前片径取向结构的石墨烯气凝胶用于电磁屏蔽的制备方式，是通过冰冻氧化石墨烯分散液，让氧化石墨烯片径沿着冰晶生长的方向形成纵向取向。这种制备手段难以制备大屏蔽面面积的电磁屏蔽材料，因为纵向生长的冰晶高度是有限的，电磁屏蔽面的大小受限于冰晶生长的高度。其次，要使冰晶产生纵向生长的前提条件是，冷冻温度达到零下70℃，制备面积稍大的取向结构石墨烯气凝胶将面临高昂的冷冻成本。基于冰晶生长制备取向结构氧化石墨烯气凝胶的缺点，低成本制备大屏蔽面面积的取向结构氧化石墨烯气凝胶是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用，以克服现有技术中存在的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，包括：提供氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液通过带有衣架式模头的挤出机构直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；之后对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型、真空干燥和还原处理，获得取向结构石墨烯气凝胶。进一步地，所述制备方法包括：采用所述挤出机构逐层挤出，最终获得所述取向结构石墨烯气凝胶。本专利技术实施例还提供了一种电磁屏蔽材料，其是由所述的取向结构石墨烯气凝胶组成。本专利技术实施例还提供了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备系统，包括：带有衣架式模头的挤出机构，其至少用以对输入其中的氧化石墨烯分散液进行直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；冷冻定型机构，其至少用以对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型处理，且真空干燥后，获得取向结构氧化石墨烯气凝胶；还原机构，其至少用以对冷冻定型处理后的氧化石墨烯气凝胶进行化学还原，获得取向结构石墨烯气凝胶。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，通过挤出机构的剪切应力来制备具有取向结构的石墨烯气凝胶，挤出后的氧化石墨烯气凝胶在冷冻平台上冷冻成型从而实现逐层制备，实现了低成本制备大屏蔽面面积的取向结构石墨烯气凝胶。(2)本专利技术取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，采用带有衣架式模头的挤出机构，可以确保挤出机构能够对氧化石墨烯分散液施加均匀的剪切应力从而产生片径取向的氧化石墨烯。(3)本专利技术取向结构石墨烯气凝胶的制备系统，能够对氧化石墨烯分散液施加均匀的剪切应力从而实现片径取向结构的挤出；且简单便携，能够大批量制备大面积的具有取向结构的石墨烯气凝胶。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施方式中取向结构石墨烯气凝胶的制备系统的结构示意图。图2是实施例1中取向结构石墨烯气凝胶的形貌表征图。图3是实施例1中取向结构石墨烯气凝胶的局部取向截面图。图4是实施例1中取向结构石墨烯气凝胶的局部取向表面图。附图标记说明：1、带有衣架式模头的挤出机构，2、氧化石墨烯分散液，3、冷冻定型机构，4、还原机构。具体实施方式通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本专利技术。本文中揭示本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本专利技术的示范性，本专利技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本专利技术的代表性基础。鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经过长期的研究和实践，提出了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法、系统及应用，通过挤出机构的剪切应力来制备具有取向结构的石墨烯气凝胶，挤出后的氧化石墨烯气凝胶在冷冻平台上冷冻成型从而实现逐层制备，实现了低成本制备大屏蔽面面积的取向结构石墨烯气凝胶。如下将对本专利技术的技术方案更为详细的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，包括：提供氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液通过带有衣架式模头的挤出机构直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；之后对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型和还原处理，获得取向结构石墨烯气凝胶。在一些优选实施例中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为2mg/ml-10mg/ml。在一些优选实施例中，所述挤出的挤出速度为5mm/s-10mm/s。在一些优选实施例中，所述氧化石墨烯片径的直径＞30μm。在一些优选实施例中，所述剪切应力为50Pa-200Pa。在一些优选实施例中，所述冷冻成型的温度为-10℃～-40℃，且即时冷冻＜1min。在一些优选实施例中，所述还原处理的温度为40℃～80℃，时间为12h～24h。在一些优选实施例中，所述的制备方法，包括：采用所述挤出机构逐层挤出，最终获得所述取向结构石墨烯气凝胶。本专利技术实施例的另一个方面提供了一种电磁屏蔽材料，其是由所述的取向结构石墨烯气凝胶组成。本专利技术实施例的另一个方面还提供了一种取向结构石墨烯气凝胶的制备系统，包括：带有衣架式模头的挤出机构，其至少用以对输入其中的氧化石墨烯分散液进行直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；冷冻定型机构，其至少用以对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型处理，且真空干燥后，获得取向结构氧化石墨烯气凝胶；还原机构，其至少用以对冷冻定型处理后的氧化石墨烯气凝胶进行化学还原，获得取向结构石墨烯气凝胶。其中，化学还原具体包括：将取向结构氧化石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括：/n提供氧化石墨烯分散液；/n将所述氧化石墨烯分散液通过带有衣架式模头的挤出机构直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；/n之后对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型、真空干燥和还原处理，获得取向结构石墨烯气凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种取向结构石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
提供氧化石墨烯分散液；
将所述氧化石墨烯分散液通过带有衣架式模头的挤出机构直接挤出，使所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片径受剪切应力而形成取向；
之后对取向的氧化石墨烯片径进行冷冻定型、真空干燥和还原处理，获得取向结构石墨烯气凝胶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液的浓度为2mg/ml-10mg/ml。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述挤出的挤出速度为5mm/s-10mm/s。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯片径的直径＞30μm，和/或，所述剪切应力为50Pa-200Pa。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述冷冻成型的温度为-10℃～-40℃，且即时冷冻＜1min。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其鑫，郭浩，赵立兰，花天翔，李令英，钱波，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32