一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，属于氧化石墨烯薄膜的制备技术领域。该规则排列氧化石墨烯薄膜的制备方法是，制备盛放氧化石墨烯溶液并形成狭缝条件的装置：该装置包括两块聚四氟乙烯板和两块封堵板；一块所述聚四氟乙烯板作为基底，用两块封堵板对聚四氟乙烯的相对的两端进行封堵，使得基底中部形成盛放氧化石墨烯溶液的区域；在基底中部盛放氧化石墨烯溶液，然后在封堵板顶部盖上另一块所述聚四氟乙烯板，两块聚四氟乙烯板之间形成狭缝条件，干燥得到定向规格排列的氧化石墨烯薄膜。本发明专利技术的制备方法有效使氧化石墨烯在干燥过程中自发的进行规则层状排列，极大程度的提升了氧化石墨烯薄膜的传热效率。膜的传热效率。膜的传热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法


[0001]本专利技术涉及氧化石墨烯薄膜的制备
，更具体的涉及一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法。

技术介绍

[0002]石墨烯作为一种由sp2杂化碳原子构成六边形蜂窝状晶体结构的稳定存在的二维原子晶体材料，具有其他材料所不及的优异性能，如高热导率、高载流子迁移率、高机械强度等，在材料学领域、电子领域、光子领域、能源领域、生物医学领域和导热领域方面具有重要的发展前景。石墨烯首次出现是在2004年，由英国曼彻斯特大学的两位科学家德烈
·
盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁
·
诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)通过采用胶带反复剥离高定向热裂解石墨的简单方法获得单原子层厚的石墨烯薄膜，并称其为机械剥离法。
[0003]机械剥离法可以制备高质量石墨烯，但其存在成本高、人为因素影响大、产率低等问题，不满足工业化和规模化生产要求，目前仅能用于实验室研究。经过十多年的发展，石墨烯薄膜制备方法已经取得很大进步，主要方法包括氧化还原法、机械剥离法、碳化硅外延法、化学气相沉积法等等。氧化石墨烯作为石墨烯的一种含氧衍生物，具有优异的分子筛分能力、易于功能化改性、可堆叠成膜和良好的化学稳定性、良好的传热性能等诸多优势，此外由于其制备方法简单、成本低廉，在导热膜材料得以应用。
[0004]随着目前微电子集成技术的发展，电子元器件的体积极大的缩小，电子设备向集成化、小型化和高密度化发展，但随着电子元器件集成程度和功率密度的不断提高，其发热量和耗散功率密度也在不断提高，因此散热问题变得十分重要。常用的导热材料多为金属和塑料及部分无机非金属材料，而氧化石墨烯膜作为一种新型的导热、散热材料，其结构独特存在明显的片层结构。片层状结构不仅能够很好地适应各类表面、屏蔽热源与组件，还能使电子产品的性能得以改进，与其他导热材料相比，氧化石墨烯膜具有独特的结构特征，良好的各向异性、面向导热性等。但是目前制备氧化石墨烯薄膜的方法使得氧化石墨烯在成膜的过程中没有定向规则排列，氧化石墨烯的取向杂乱，使得传热性能与导电性能无法进一步提高。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法。本专利技术的制备方法能够有效的使氧化石墨烯在干燥过程中自发的进行规则层状排列，从而极大程度的提升了氧化石墨烯薄膜的传热效率。
[0006]本专利技术的目的是提供一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、制备盛放氧化石墨烯溶液并形成狭缝条件的装置：
[0008]所述装置包括两块聚四氟乙烯板和两块封堵板；一块所述聚四氟乙烯板作为基底，用两块所述封堵板对所述聚四氟乙烯板的相对的两端进行封堵，使得基底中部形成盛
放氧化石墨烯溶液的区域；
[0009]步骤2、在基底中部盛放氧化石墨烯溶液，然后在所述封堵板顶部盖上另一块所述聚四氟乙烯板，两块所述聚四氟乙烯板之间形成狭缝条件，干燥得到定向规则排列的氧化石墨烯薄膜。
[0010]优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为5
‑
10mg/ml。
[0011]优选的，所述氧化石墨烯溶液是以水为溶剂，加入氧化石墨烯，磁力搅拌10
‑
20min后超声搅拌10
‑
20min，重复磁力搅拌和超声搅拌3次，得到。
[0012]优选的，所述聚四氟乙烯板在使用前，对所述聚四氟乙烯板进行超声清洗3
‑
10min和等离子清洗，去除杂质；等离子清洗时，功率50
‑
70w，时间4
‑
6min。
[0013]优选的，所述聚四氟乙烯板的接触角为90
°‑
120
°
。
[0014]优选的，所述封堵板的厚度为1
‑
6mm，宽度为1
‑
3mm，长度与聚四氟乙烯板的宽度相同。
[0015]优选的，所述封堵板为亚克力板、玻璃板或是聚四氟乙烯板
[0016]优选的，使用真空干燥箱进行干燥处理，干燥温度为80
‑
120℃，干燥时间为24
‑
72h。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术提供一种通过狭缝蒸发自组装制备规则排列的氧化石墨烯薄膜的方法，该方法能够通过狭缝控制蒸发自组装的方式使氧化石墨烯定向规则的排列，同时还能够很方便且精准的控制制备出的氧化石墨烯膜的大小与厚度，进而制备出传热性能、力学性能、电学性能等性能优异的氧化石墨烯薄膜。
附图说明
[0019]图1为本专利技术制备的装置的整体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术制备氧化石墨烯薄膜的流程图；
[0021]图3为本专利技术实施例1制备的氧化石墨烯薄膜的扫描电镜截面图；
[0022]图4为本专利技术实施例1和对比文件1制备的氧化石墨烯薄膜的性能对比图；
[0023]图5为本专利技术实施例2制备的氧化石墨烯薄膜的扫描电镜截面图；
[0024]图6为本专利技术实施例3制备的氧化石墨烯薄膜的扫描电镜截面图。
[0025]附图标记：
[0026]1‑
聚四氟乙烯基板，2
‑
封堵板，3
‑
滴涂氧化石墨烯，4
‑
氧化石墨烯悬浊液，5
‑
氧化石墨烯薄膜。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0028]本专利技术将所述聚四氟乙烯板基底两端使用长条形亚克力板进行封堵，使基底中部
形成可盛放氧化石墨烯溶液的区域。可通过改变所述长条状亚克力板的厚度和调整氧化石墨烯浓度从而调整规则排列氧化石墨烯薄膜的厚度来控制两块聚四氟乙烯板基底之间形成的狭缝宽度进而控制规则排列氧化石墨烯膜的厚度与排列形态。用另一块具有一定特殊接触角的聚四氟乙烯板基底盖在溶液上方，由于两端封堵的亚克力板具有一定厚度，可形成狭缝条件，通过液桥之间的毛细力使氧化石墨烯均匀且规则的排列在气液固三相接触线处，即蒸发过程中氧化石墨烯表面处，可形成定向规则排列的氧化石墨烯薄膜。使用真空干燥箱对所述反应体系进行干燥，其干燥后的定向规则排列氧化石墨烯薄膜在上层聚四氟乙烯板基底与下层聚四氟乙烯板基底各会生长出一层，可用清洁后的镊子直接撕下而不破裂。在控制厚度的过程中，氧化石墨烯浓度越高，其膜越厚，亚克力板越厚也就是狭缝宽度越大，其膜越厚。
[0029]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制备盛放氧化石墨烯溶液并形成狭缝条件的装置：所述装置包括两块聚四氟乙烯板(1)和两块封堵板(2)；一块所述聚四氟乙烯板(1)作为基底，用两块所述封堵板(2)对所述聚四氟乙烯板(1)的相对的两端进行封堵，使得基底中部形成盛放氧化石墨烯溶液的区域；步骤2、在基底中部盛放氧化石墨烯溶液，然后在所述封堵板(2)顶部盖上另一块所述聚四氟乙烯板(1)，两块所述聚四氟乙烯板(1)之间形成狭缝条件，干燥得到定向规格排列的氧化石墨烯薄膜。2.根据权利要求1所述的狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液的浓度为5
‑
10mg/ml。3.根据权利要求2所述的狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液是以水为溶剂，加入氧化石墨烯，磁力搅拌10
‑
20min后超声搅拌10
‑
20min，重复磁力搅拌和超声搅拌3次，得到。4.根据权利要求1所述的狭缝诱导自组装制备规则排列氧化石墨烯薄膜的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晋，崔瀚中，王长峰，杨莉，管仁国，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：