单层氧化石墨烯复合材料

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易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。单层氧化石墨烯复合材料

根据组装方式的不同．石墨烯能形成一维纤维结构、二维平面结构和三维体结构的石墨烯宏观体。纤维结构的石墨烯宏观体在可穿戴电子设备上具有广阔的应用前景，而二维和三维结构的石墨烯宏观体在超级电容器以及环境水处理方面表现出较强的优势。石墨烯纤维作为典型的一维结构的石墨烯宏观体，是一种具有大长径比的宏观石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纤维，且发现石墨烯纤维强度高、韧性好、可编织，可作为柔性电池的关键材料。时隔两年．空心石墨烯纤维诞生，其直径为数十至数百微米。空心石墨烯纤维具有内壁和外表面．相对于石墨烯纤维其比表面积增大，具有良好的催化、分离和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯纸作为二维平面结构石墨烯宏观体的**．足一种有序度低于石墨叠层结构的平面宏观石墨烯材料。Dikin等通过真空辅助抽滤氧化石墨烯胶状悬浮液，实现石墨烯的定向组装，***获得了氧化石墨烯纸。通过对其还原即可获得石墨烯纸。且研究表明石墨烯纸具有电导率高(1716S·cm)、导热性能好(1434W·m·K一)以及气体渗透性好…等特性。单层氧化石墨烯复合材料制备氧化石墨烯的原料主要是石墨、高锰酸钾和浓硫酸。

自碳纳米管(CNTs)在1991年被Iijima报道以来［10］，这种具有一维纳米尺寸的管状碳材料以其独特的力学、电学、热学及光学特性，在电极材料、医学、储氢装置和催化剂等诸多领域［11～13］得到了广泛的应用。锂离子电池领域是碳纳米管相当有潜力的应用方向之一。首先，碳纳米管自身就是一种***的锂离子电池负极材料;其次，碳纳米管尤其是使用化学气相沉积技术制备的定向生长的三维碳纳米管阵列具备优异的机械强度，并且由于其独特的弹道电子传导效应及抗电迁移能力，其电导率可高达105S/m［14］。将其作为三维导电结构或导电添加剂加入到其他电极材料之中，不但可提高复合电极的电子与离子传输能力，还可***增强电极的机械性能。

涂膜法是一种操作简单、效率相对较高的制备方法，常见的涂膜法可分为喷涂法和旋涂法两种。３〇＾０山６［４６］等人将００悬浮液喷涂在预热后的５１／３丨０２基材上，待溶剂完全蒸发后得到石墨烯薄膜。在喷涂过程中，可通过调节喷雾持续时间和分散液浓度来精确地控制ＧＯ片的厚度及密度，进一步还原后所得到的石墨烯薄膜可作为Ｐ型半导体，并表现出良好的场效应响应。除了普遍使用的喷涂法之外，Ｌｉａｎ［４７］等人将电喷雾沉积法与卷对卷工艺相结合，经过机械压实和２２００°Ｃ高温处理后得到***石墨烯薄膜，热导率比较高可达１４３４Ｗｎｒ１Ｋ－１，并且可实现大面积生产。Ｂａｏ［４］等人将ＧＯ分散液沉积在强氧化剂处理过的玻璃基材表面，并使基材分别以５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ和１６００ｒｐｍ的速度旋转３０ｓ，***在１００°Ｃ烘箱中干燥得到超薄石墨烯薄膜，其电阻可降低至１〇２？ｌ〇３ｎｎｒ２范围之间，透光率高达８０％，在透明导体方向有着良好的应用前景。氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

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。相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边呈现亲水至疏水的性质分布。单层氧化石墨烯复合材料

石墨烯导热性能优异，可制备导热复合材料、散热涂料等。单层氧化石墨烯复合材料

单层石墨烯在室温下的热导率超过５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作为用于热管理系统中的理想热管理材料。近年来，人们发现取向三维石墨烯网络结构能够为热量传递提供有效路径，因此在散热材料和相变材料领域具有广阔的应用前景。刘忠范院士团队［３９］合成了用作热管理材料的石墨烯气凝胶／十八烷酸相变复合材料，在填充含量为２０ｖｏｌ％时热导率约为２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯纳米片提供了更大的光吸收及热交换面积，显著提高了太阳能的光－热转换及存储效率，远远优于其他传统的光－热转换材料。单层氧化石墨烯复合材料