改性氧化石墨烯研发

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材料和散热材料氧化石墨烯官能团丰富，易于改性，可以官能化。改性氧化石墨烯研发

石墨烯是碳材料家族的新成员，它是由碳原子以sp2杂化轨道组成的只具有一个原子层厚度的单层片状结构材料。同碳纳米管一样，石墨烯也以其诸多优点而被广泛的应用于储能电池领域:(1)石墨烯具有极高的比表面积，其理论值高达2600m2/g［16］，这使得石墨烯基复合电极有着很好的电解液相容性;(2)石墨烯的电导率远超其他碳材料，以石墨烯为导电结构的复合电极材料可以发挥优异的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)与还原氧化石墨烯(ＲGO)上含有的大量官能团与缺陷位可以作为多种金属及金属氧化物纳米粒子的生长位点。这种由石墨烯矩阵组成的复合结构可以有效的抑制纳米电极材料在充放电过程中的团聚现象及电极巨大的体积变化，从而增强电极材料的容量保持率与循环稳定性。云南氧化石墨烯导热氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物。

材料应用范围很广。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。石墨烯通常可由氧化石墨烯还原得到，其主要的制备方法有机械剥离法、化学还原法、溶剂热还原法、光催化还原法、化学气相沉积法等。其中，化学还原法由于具有成本低、工艺简单易控等特点而备受科研工作者的推崇。目前，用于制备还原氧化石墨烯或石墨烯的化学还原剂主要有钠与硼氢化钠混合液、硼氢化钠和硫酸混合液、氢碘酸、氢碘酸与乙酸混合液，钠-氨，对苯二酚，维生素C-氨基酸，L-对抗坏血酸，锌粉，铝粉，铁，碱，水合肼，二甲基肼，硫化氢以及氢化钠等。然而，在利用这些还原剂的过程中，高温、大量有机溶剂以及有毒药品的使用限制了大规模生产还原氧化石墨烯。因此，开发一种简单易行、反应条件温和、生产成本低、环境友好型的还原氧化石墨烯的方法是十分必要的。

石墨经过氧化处理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。**近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。氧化石墨还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。

电子产品**率密度的迅速提高使得如何有效排热成为能量存储技术快速发展的关键问题，其中，在热源和散热器之间使用的热界面材料（ＴＩＭ）是热管理系统的重要因素。ＴＩＭ用于将热管理系统中的两种固体材料连接起来，填充它们之间因表面粗糙度不理想而产生的空隙和凹槽，从而起到减小界面热阻、降低集成电路的平均温度和热点温度的作用。目前**普遍的ＴＩＭ是由填充导热材料的复合材料组成，但是随着电子产品微型化、集成化的发展，随之而来的对小型、柔初且高效散热ＴＩＭ的需求已经超出了目前ＴＩＭ的能力。因此，人们己经对具有高热导率、高机械性能的石墨烯／聚合物复合材料、石墨烯涂层等热管理材料的开发进行了***的研宄。石墨烯适用于锂离子电池正负极材料导电添加剂，可有效提高电池能量，改善循环寿命和倍率性能。上海氧化石墨烯导热

制备氧化石墨烯的原料主要是石墨、高锰酸钾和浓硫酸。改性氧化石墨烯研发

石墨烯薄膜具有优异的面内热导率和良好的柔钿性，因此经常在可穿戴设备、电子设备等领域被用作散热材料使用。刘忠范院士团队［７８］通过等离子增强化学气相沉积法（ＰＥＣＶＤ）在蓝宝石衬底上生长石墨烯纳米壁，得到的纳米壁具有独特的结构和出色的热导率。在输入电流为３５０ｍＡ的情况下，基于石墨烯纳米壁组装的ＬＥＤ在光输出功率方面提高了３７％左右，而温度却降低了３．８％，说明石墨烯纳米壁可用作ＬＥＤ应用中增强散热的良好材料。Ｋｉｍ［７９］等人使用球磨法将氟化石墨剥落为氟化石墨烯溶液，然后通过真空抽滤得到１０ｐｍ厚的超薄氟化石墨烯薄膜（ＥＧＦ），显示出２４２Ｗｍ－１Ｋ－１的优异面内热导率。Ｇｕｏ＿等人通过涂布法制备了一种厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和优异的导热性能，在施加３．２Ｖ电压时，薄膜可以在６ｓ内从室温快速升温至４５°Ｃ。而去除外加电压后，石墨烯薄膜可在５ｓ内迅速冷却至室温，实验结果显示其既具有快速的电加热响应，又具有高效的散热能力。改性氧化石墨烯研发