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隨著科技的快速發(fā)展,熱管理系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、電子設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域,在熱能的分散、轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。其中,熱管理材料是熱管理系統(tǒng)的**,因此,設(shè)計(jì)和制備具有高熱導(dǎo)率的新型熱管理材料成為了促進(jìn)科技發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在眾多導(dǎo)熱材料中,石墨烯由于具有髙達(dá)5300Wnr11C1的本征熱導(dǎo)率、優(yōu)異.的機(jī)械性能而受到人們的***關(guān)注,被認(rèn)為是新型熱管理材料的理想選擇。在之前的研究中,石墨烯片在復(fù)合材料中往往呈無(wú)規(guī)分散的狀態(tài),體系內(nèi)熱阻較大,從而導(dǎo)致復(fù)合材料的熱導(dǎo)率處于較低水平。預(yù)先構(gòu)筑石墨烯三維結(jié)構(gòu)能夠有效降低界面熱阻及接觸熱阻,但是距離理論值仍有較大差距。為了進(jìn)一步解決存在的問(wèn)題,本課題主要通過(guò)冷凍鑄造法來(lái)構(gòu)筑有序排列的***石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并制備相應(yīng)的相變儲(chǔ)能材料和散熱材料常州第六元素?fù)碛谢厥?循環(huán)氧化技術(shù)等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。浙江氧化石墨烯材料
石墨烯***發(fā)現(xiàn)是用膠帶一層層粘下來(lái)的。石墨烯的發(fā)現(xiàn)可以追溯到2004年,由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫以及荷蘭的斯圖爾特·帕克共同發(fā)現(xiàn)。教授的發(fā)現(xiàn)源于對(duì)石墨材料進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。教授們采用了一種特殊的方法,使用膠帶將石墨片層層撕離,**終得到了非常薄的一層石墨片。通過(guò)對(duì)這層石墨片的觀(guān)察和研究,教授們發(fā)現(xiàn)這個(gè)材料具有非常特殊的性質(zhì)。石墨烯是一種只有一個(gè)原子層厚度的二維碳材料,由碳原子以六角晶格結(jié)構(gòu)排列組成。它具有一些非常獨(dú)特的性質(zhì),比如極高的電導(dǎo)率、優(yōu)異的熱導(dǎo)率、強(qiáng)度高、柔韌性好等。這些特性使得石墨烯成為研究領(lǐng)域中的熱門(mén)材料,并在納米科技、電子學(xué)、能源存儲(chǔ)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。蓋姆、諾沃肖洛夫和帕克因?yàn)閷?duì)石墨烯的發(fā)現(xiàn)和研究做出的貢獻(xiàn),于2010年被授予了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。教授們的工作奠定了石墨烯研究的基礎(chǔ),并為未來(lái)的石墨烯應(yīng)用開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。廣東氧化石墨烯生產(chǎn)企業(yè)氧化石墨烯規(guī)模非常大的廠(chǎng)家是常州第六元素。
大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡(jiǎn)單可控的化學(xué)制備方法是**為方便、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長(zhǎng)期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾:將石墨烯進(jìn)行化學(xué)改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials),來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用;石墨烯的表面化學(xué):由于石墨烯晶體獨(dú)特的原子和電子結(jié)構(gòu),氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象,這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個(gè)獨(dú)特的模型表面;同時(shí)石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu),可以作為一個(gè)理想的催化劑載體,金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個(gè)全新的模型催化研究體系。
石墨經(jīng)過(guò)氧化處理后得到氧化石墨,氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu),但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)。這些氧基功能團(tuán)的引入使得單一的石墨烯結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。鑒于氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位,許多科學(xué)家試圖對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的描述,以便有利于石墨烯材料的進(jìn)一步研究,雖然已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)模擬、拉曼光譜,核磁共振等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,但由于種種原因(不同的制備方法,實(shí)驗(yàn)條件的差異以及不同的石墨來(lái)源對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)都有一定的影響),氧化石墨烯的精確結(jié)構(gòu)還無(wú)法得到確定。大家普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯單片上隨機(jī)分布著羥基和環(huán)氧基,而在單片的邊緣則引入了羧基和羰基。**近的理論分析表明氧化石墨烯的表面官能團(tuán)并不是隨機(jī)分布,而是具有高度的相關(guān)性。利用氧化石墨制備的石墨烯導(dǎo)熱膜,導(dǎo)熱系數(shù)高。
在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團(tuán)。由于石墨烯片層上的這些缺陷,在一些情況下,石墨烯微片無(wú)法滿(mǎn)足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ?、隔熱或?qū)岬确矫娴奶厥庖?。為了修?fù)石墨烯片層上的缺陷,提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。通過(guò)調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu),降低氧化程度,降低難分解的芳香族官能團(tuán),如內(nèi)酯、酮羰基、羧基等官能團(tuán)的含量,從而增加后續(xù)官能團(tuán)分解的效率和降低分解溫度。調(diào)控氧化條件,減少面內(nèi)大面積反應(yīng)。該減少缺陷的方案,有助于提升還原效率,減少面內(nèi)難以修復(fù)的孔洞,使碳原子排布更密集,進(jìn)一步減少修復(fù)段的勢(shì)壘,將能量用于增加碳原子離域尺寸,提升晶元大線(xiàn),從而提升還原石墨烯的本征導(dǎo)電性。研發(fā)了深度還原技術(shù),并通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的還原設(shè)備,將石墨烯微片碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到90%以上;且粉末電導(dǎo)率相比還原前提升20倍,達(dá)到了4000S/m以上。氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位重要。黑龍江氧化石墨烯生產(chǎn)廠(chǎng)家
石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,碳碳鍵(carbon-carbon bond)為1.42。浙江氧化石墨烯材料
真空抽濾法是一種制備石墨烯薄膜的**常見(jiàn)方法。由于氧化石墨烯的片層含有大量羧基、羰基等親水性含氧官能團(tuán),并且片層間具有靜電相互作用不容易團(tuán)聚,因此在不借助分散劑的情況下也能在水溶液中分散均勻,從而形成穩(wěn)定的分散液,非常有利于真空抽濾過(guò)程中片層的緊密排列[43,44]。Liu[45】等人采用真空抽濾法制備了具有有序排列結(jié)構(gòu)和高密度的GO/PDA復(fù)合膜。在GO/PDA復(fù)合膜中,GO的含氧官能團(tuán)與PDA的胺基之間存在氫鍵相互作用,并且PDA對(duì)GO具有還原的作用。在經(jīng)過(guò)3000°C高溫處理之后,PDA被轉(zhuǎn)化為具有***石墨晶體結(jié)構(gòu)的CPDA納米顆粒(CPDANPs),對(duì)石墨烯片層起到了增強(qiáng)的作用,從而使復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率浙江氧化石墨烯材料