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石墨烯薄常见的制备方法

石墨烯薄常见的制备方法

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-08-31
  • 访问量:781

【概要描述】石墨烯因其独特的单原子层结构和优异的性能一直活跃在科技研究前沿,在光电、生物医药、能量储存、复合材料等多方面具备良好的发展前景,随着科技不断进步,微电子集成和组装技术的发展和高功率密度器件的大量应用,元器件体积极大缩小,电子仪器设备向集成、小型、高密度化发展,同时也随着设备的需求,工作效率和使用频率也不断提高,这同时也对散热材料提出了更高的性能要求。

石墨烯薄常见的制备方法

【概要描述】石墨烯因其独特的单原子层结构和优异的性能一直活跃在科技研究前沿,在光电、生物医药、能量储存、复合材料等多方面具备良好的发展前景,随着科技不断进步,微电子集成和组装技术的发展和高功率密度器件的大量应用,元器件体积极大缩小,电子仪器设备向集成、小型、高密度化发展,同时也随着设备的需求,工作效率和使用频率也不断提高,这同时也对散热材料提出了更高的性能要求。

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石墨烯因其独特的单原子层结构和优异的性能一直活跃在科技研究前沿,在光电、生物医药、能量储存、复合材料等多方面具备良好的发展前景,随着科技不断进步,微电子集成和组装技术的发展和高功率密度器件的大量应用,元器件体积极大缩小,电子仪器设备向集成、小型、高密度化发展,同时也随着设备的需求,工作效率和使用频率也不断提高,这同时也对散热材料提出了更高的性能要求。

与其他传统的散热材料如金属以及部分无机非金属材料相比,石墨烯独特的结构特征,让它具备了良好的各向异性、面向导热性,它的面内热导率能够达到1500W/(m·K);同时具有低密度、低热膨胀系数、良好机械性能等优异特性。

石墨烯薄膜常见的制备方法有:旋涂法、喷涂法、层层自组装、真空抽滤法和化学气相沉积法CVD

1、旋涂法

旋涂法是一种较简单的制备石墨烯薄膜的方法。首先,配制一定浓度的石墨烯溶液,采用高速离心得到单层石墨烯分散液。其次,将其覆盖到预处理过的基底表面。最后,选择适宜的转速旋涂一定时间即得到石墨烯薄膜。溶液的浓度、旋涂速度、溶剂类型、旋涂次数以及外界温度和湿度都对薄膜的厚度和质量具有一定的影响。
先采用4-苯重氮磺酸盐对石墨烯进行修饰改性,接着将其分散在水中制备成胶状分散液。最后,通过旋涂法在玻璃衬底表面将其制备成透明导电薄膜,其在可见光波长为550nm下透光率高达89%,这种方法可以有效解决石墨烯在水溶液中分散性差的问题,从而消除其在应用中因分散性问题.带来的阻碍,是一种简单、快速制备高质量石墨烯薄膜的方法。

2、喷涂法

喷涂法制备石墨烯薄膜是通过喷雾枪雾化石墨烯分散液,然后将雾化的分散液喷洒在基底表面,待溶剂挥发完全后即得到石墨烯薄膜。喷涂法制备薄膜中分散液的浓度、分散程度、喷涂的均匀性以及喷涂的时间均对薄膜的均一性和质量有很大的影响。

3、层层自组装法

层层自组装法制备石墨烯薄膜,通常是先通过表面改性,使石墨烯氧化物表面带有不同基团、电荷,从而通过静电力、π-π作用、氢键等为驱动力进行层层自组装制备出多功能的石墨烯薄膜,作用力的不同对薄膜的形貌和结构具有显著的影响。

4、真空抽滤法

该方法作为目前最常用的制备石墨烯薄膜的方法,首先在抽滤石墨烯复合分散液之前,通常将体系的浓度降低到一定浓度左右,之后将石墨烯片沉积到微孔过滤膜,或者其它材料上进行抽滤[2]。将得到的滤膜上薄膜转移到如玻璃、PET等衬底上,在抽滤过程中,水分子和石墨烯片层相互作用,使得石墨烯薄膜得以均匀附在基底上,经过溶液等[1]物质进行溶解基底材料,De[2]等人进行了超声法剥离石墨烯,研究显示,石墨烯在H2和Ar混合气体中进行热处理后的电导率显著提高,但是该方法制得的石墨烯薄膜往往达不到100nm,很难独立使用于导热领域。

5、化学气相沉积法

CVD法制备石墨烯的基本流程:化学气相沉积(CVD)法是目前应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的沉积技术,它提供了一种可控制备石墨烯薄膜的有效方法。在CVD法中,基底的类型、生长的温度、前驱体的流量等参数的选择对石墨烯薄膜的生长工艺参数(如生长速率、厚度、面积等)具有很大的影响。

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