中国粉体网讯
石墨烯拥有超高的热导率(?300 W/m·K),显示其在热管理领域的潜在价值,但若要将其应用于宏观材料中实现导热的各项异性,首选的做法是通过组装的方式将石墨烯堆叠成具有类石墨结构的导热膜。因此,石墨烯散热材料通常是以石墨烯散热膜或导热膜的形式存在。石墨烯可以通过机械剥离、液相剥离、化学氧化、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法等方法制备而成。由于大多数的方法制备的是石墨烯或氧化石墨烯粉末,所以将粉末转化为涂层或膜是研究的焦点。石墨烯散热膜可采用涂布法、真空抽滤法、自组装等方法制备而成。通过化学气相沉积的方式,利用碳源的高温分解反应,在衬底上可直接合成石墨烯散热膜、/p>
(1)CVD泔/p>
CVD法是碳源在气态条件下发生化学反应,随后在加热的衬底上沉积一种固态石墨烯薄膜的技术。其原理是以金属或非金属作为衬底和催化剂,在高温低压环境下通入一定的载气和碳源并保温一定时间,石墨烯薄膜沉积在衬底表面上。常见的金属衬底如Cu、Ni、Pt等,常见的非金属衬底如Si、SiC、蓝宝石等;常见碳源主要是有机烃类气体如CH4、C2H2等、/p>
(2)涂布泔/p>
涂布法是一种将石墨烯分散液或浆料均匀涂覆在基底表面制备出石墨烯散热膜的方法。在石墨烯散热膜的制备中,涂布法的核心在于将石墨烯分散液均匀地涂布在基底上,并通过后续的干燥和热处理形成连续的薄膜。涂布的方式可以采用喷涂、刮涂的方式完成散热膜的制备、/p>
(3)真空抽滤泔/p>
真空抽滤法是一种将悬浮液通过负压驱动穿过滤膜,从而将悬浮液中的固体颗粒截留在滤膜表面形成薄膜的技术。采用真空抽滤法制备石墨烯散热膜的过程需要经过氧化石墨烯分散液的制备、真空抽滤、薄膜干燥、还原处理及压延处理等步骤才能完成散热膜的制备。由于成膜过程中始终存在着压强差,在一定的GO浓度下,GO片层发生堆叠组装,最终获得GO薄膜。GO薄膜的厚度取决于GO溶液的浓度和体积,可实现精确调控。由于此法制备的石墨烯散热膜具有品质高、厚度均匀、表面光滑等特点,所以是一种常用的石墨烯散热膜制备方法、/p>
(4)自组装法
自组装法是常用的制备石墨烯散热膜的方法,其基本原理是利用石墨烯或GO片层之间的相互作用力,在一定的条件下使其自发地组装成有序的结构成膜的方法。一般自组装过程都是在液相条件下进行的,所以此法又称液相自组装法。液相自组装法包括蒸发自组装法和离心浇铸组装法等、/p>
(5)旋涂泔/p>
旋涂法是一种制备薄膜材料常用的方法,同样可以制备石墨烯散热膜。旋涂法制备石墨烯散热膜的原理主要依赖于高速旋转产生的离心力。这种方法的基本过程是将氧化石墨烯分散液滴加到旋转的基底(如PET 或铝箔基?上,通过旋转产生的离心力将氧化石墨烯分散液均匀地涂覆在基底表面。然后,通过干燥去除溶剂,形成GO膜,经高温石墨化和压延处理后获得最终石墨烯散热膜。影响制备石墨烯散热膜的因素主要取决于氧化石墨烯分散液浓度和旋涂机的转速两个因素。前者会直接影响石墨烯膜的厚度和取向性。后者仪器转速与石墨烯膜厚度成反比例,即速度越快,膜的厚度越薄、/p>
参考来源:
唐一巧等,石墨烯及其复合材料在热管理中的研究进展
(中国粉体网编辑整理/山林(/p>
注:图片非商业用途,存在侵权告知删除?/p>















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