化工氧化石墨烯纳米材料

在过去的几十年里，随着工业的快速发展，环境污染和石化燃料资源枯竭问题日益严重，设计和制备能够有效转换和利用太阳能等可再生能源的新型热管理材料成为了目前急需解决的难题。另外，由于电子设备组件正在逐渐向微型化、集成化方向发展，这种趋势会导致设备在运行过程中产生大量热量，从而影响其可靠性、稳定性和安全性。因此，制备具有高导热的散热材料是促进电子设备发展的关键问题之一。由于石墨烯具有高本征热导率、高比表面积及优异的机械性能，被作为制备热能存储材料、散热材料等热管理材料的理想选择。石墨烯产品广泛应用于电子器件、储能材料、传感器、半导体、航天、复合材料以及生物医药等领域。化工氧化石墨烯纳米材料

真空抽滤法是一种制备石墨烯薄膜的**常见方法。由于氧化石墨烯的片层含有大量羧基、羰基等亲水性含氧官能团，并且片层间具有静电相互作用不容易团聚，因此在不借助分散剂的情况下也能在水溶液中分散均匀，从而形成稳定的分散液，非常有利于真空抽滤过程中片层的紧密排列［４３，４４］。Ｌｉｕ［４５】等人采用真空抽滤法制备了具有有序排列结构和高密度的ＧＯ／ＰＤＡ复合膜。在ＧＯ／ＰＤＡ复合膜中，ＧＯ的含氧官能团与ＰＤＡ的胺基之间存在氢键相互作用，并且ＰＤＡ对ＧＯ具有还原的作用。在经过３０００°Ｃ高温处理之后，ＰＤＡ被转化为具有***石墨晶体结构的ＣＰＤＡ纳米颗粒（ＣＰＤＡＮＰｓ），对石墨烯片层起到了增强的作用，从而使复合膜的拉伸强度、电导率和热导率江苏生产氧化石墨烯氧化石墨烯结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。

由于氧化墨烯表面仔在大：的钣I{能川．丧脱f{{良好的亲水性．昕以不仪能高度分散厂水溶液或j他仃饥剂中．而且在一定反应条件F能转变幻彳f维忖架纳fj1J的1，烯水凝胶或气凝胶。当前二维r烯常川I制衙‘法』三要仃水热法、化学气相沉积法、自组装法干¨31)¨印法2．3．1水热法水热法是制备三维石墨烯凝胶**l】的‘法。水热条件下，氧化石墨烯结构中的含瓴If能Ⅲ逐渐被还，轭结构逐渐被修复，还原后的石墨烯，；之Ihjfl0电斥力减小．压力作用下形成了相交驳的骨架状r烯水凝胶。Iji等…将氧化石墨超声分散】l8O(卜水热眨心l．制得海绵状的三维什墨烯气凝胶。j际比太f!l达l32I31。。·g。．具有比膨胀墨和其他仃机【】发I；付制＆r的ll殷附能Wu等。利用水热法合成了连通，、孔人小为一9～3．5nnl、岛比表而积和低质蛀密度的彩孔状-2II：r烯凝胶。此外．Song等利用该法成功i火僻J能II殷附水又能吸附油的双亲性多功能墨烯泡沭。

光－热能量转换是石墨烯相变复合材料目前应用*****的一个领域。杨鸣波教授团队［６３］通过化学气相沉积（ＣＶＤ）制备出了具有互连网络的石墨烯泡沫（ＧＦ），用于制备复合相变材料的三维骨架。研宄发现，这种相变复合材料的热导率比纯相变材料高７４４％，且具有很高的光－热转换效率，表明其在太阳能利用和存储中的巨大潜力。**近，他们团队［６４］通过冷冻铸造法制备了三维石墨烯网络，与聚乙二醇（ＰＥＧ）复合后得到具有出色的形状稳定性以及高储能密度的石墨烯相变复合材料。在１００ｍＷｃｎｒ２的模拟太阳光下照射２０分钟，相变复合材料的温度迅速升高，比较高可达到约７０°Ｃ，而纯ＰＥＧ的温度*为５５．４°Ｃ，无法完成相变过程。关闭模拟光源后，相变复合材料的温度急剧下降，当温度到达结晶点附近时，将出现另一个平台，**着热能的释放过程。实验结果表明，与纯ＰＥＧ相比，石墨烯相变复合材料在光－热能量转换方面表现出更优异的性能，有着更好的应用前景。石墨烯抗静电阻燃复合材料高氧指数，以及良好的流动性与力学性能。

相变材料（ＰＣＭ）通过材料发生物态的变化（如融化、凝固等）来储存及释放能量，从而达到热管理的目的。但是，相变材料在作为热管理材料使用时有三个主要缺点：本征热导率低、对光的吸收率低以及形状稳定性差［６（）＿６２］。因此，通常通过添加导热填料来改善这些缺点，石墨烯由于具有高本征热导率、高长径比而经常被作为制备具有高性能相变复合材料的理想填料。在现阶段研究中，石墨烯基相变复合材料在热管理方向的应用主要分为光－热转换材料、热－电转换材料、电－热转换材料三种。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。江苏生产氧化石墨烯

石墨烯浆料稳定性较好，加入活性材料易于电池混浆。化工氧化石墨烯纳米材料

从实际应用的角度看，石墨烯需要和基板接触，因此，减少石墨烯薄膜和基板之间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题。单层或少数层石墨烯和基板之间的范德华力可以保证石墨烯和基板之间很好的热耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度较大，范德华力远远不能满足热从基板传递到石墨烯薄膜上。传统的连接基板和散热片之间的导热胶由于体积和热导率较低的原因，已经满足不了实际应用的需求，必须采用共价键等其他的方式，以增强热传递的效率。本团队在这方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明，引入功能化分子后，热点的散热效果提高了近1倍化工氧化石墨烯纳米材料