新型氧化石墨烯研发

随着科技的快速发展，热管理系统越来越多地应用于现代工业、电子设备等多个领域，在热能的分散、转换与存储过程中发挥着重要作用。其中，热管理材料是热管理系统的**，因此，设计和制备具有高热导率的新型热管理材料成为了促进科技发展的关键问题之一。在众多导热材料中，石墨烯由于具有髙达５３００Ｗｎｒ１１Ｃ１的本征热导率、优异．的机械性能而受到人们的***关注，被认为是新型热管理材料的理想选择。在之前的研究中，石墨烯片在复合材料中往往呈无规分散的状态，体系内热阻较大，从而导致复合材料的热导率处于较低水平。预先构筑石墨烯三维结构能够有效降低界面热阻及接触热阻，但是距离理论值仍有较大差距。为了进一步解决存在的问题，本课题主要通过冷冻铸造法来构筑有序排列的***石墨烯三维网络结构，并制备相应的相变储能材料和散热材料石墨烯防腐浆料 与粉料相比，浆料中的石墨烯更易于分散在基体材料中。新型氧化石墨烯研发

氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到**呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被***认知。江苏制备氧化石墨烯材料氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。

石墨烯宏观体材料的形状可通过改变不同的制备方法、反应基底及反应容器等对其进行调控，但其微观结构的可控性和重复性差。具有相同宏观形貌的石墨烯相关理化性能也不尽相同，甚至相差很大。因此，对于实现宏观体石墨烯材料微观结构的控制是今后研究的一个难点。当前制备石墨烯宏观体材料大部分都是以氧化石墨、氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯等石墨烯氧化物为原料，但这些石墨烯氧化物在电学性能和力学性能等方面都略有减弱，制备出来的石墨烯宏观体材料的结构性能也就与理论研究结果差距较大，因而对石墨烯宏观体制备原料的开发以及结构性能的提高是至关重要的。尽管石墨烯宏观体材料较大的比表面积和良好的电学性能可应用于环境治理和电子器件等领域，但石墨烯良好的透光和导热性能仍待进一步的研究应用。

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倍石墨烯复合材料可用于注射和挤出成型制件，作为粒子材料应用于矿用管、给水管及汽车电器配件等领域。

氧化石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。氧化石墨烯还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。新型氧化石墨烯研发

石墨烯可应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，从而提高复合材料的机械性能。新型氧化石墨烯研发

近年来，石墨烯薄膜因其高电导率和轻巧柔钿的特性而受到越来越多的关注。石高全教授课题组［５１］通过蒸发诱导自组装法对引入少量纤维素纳米晶体（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液进行干燥处理，然后使氢碘酸对得到的薄膜化学还原，其中，ＣＮＣ能够诱导石墨烯片上形成皱纹，使其机械性能得到了进一步增强。测试结果表明，这种薄膜具有拉伸强度比较高可达８００ＭＰａ，且断裂伸长率、初性和电导率分别达到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，远远髙于其他文献中报道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通过在单层石墨烯上沉积金膜制备了ＧＯ／Ａｕ复合电极，在沉积金膜的厚度为７ｎｍ时，复合膜在５２０ｎｍ波长处具有２４．６Ｑｍ＿２的**电阻和７４．６％的高透射率。为了更直观地分析其电学性能，Ｃｈｅｎ等人组装了基于ＧＯ／Ａｕ复合电极的超级电容器，测试发现，与基于单层石墨烯的超级电容器相比，其电容提高了１７倍，并且表现出良好的机械稳定性，证明了石墨烯复合膜在柔性电子领域具有巨大的应潜力。新型氧化石墨烯研发