新型氧化石墨烯纳米材料

石墨是由大量碳原子组成的六角环形网状结构的多层叠合体，因层问结合能只有5．4kJ／tool，故在一定的外力作用下易被剥离，而剥离出的石墨单层结构即为石墨烯。20世纪3O年代，Landau和Peierls等ll提出二维晶体是热力学不稳定的，在常温常压下易分解。因此，传统理论认为石墨烯只是一个理论结构，实际中无法单独存在。直到2004年，英国科学家Geim等打破了“二维晶体无法在非***零度稳定存在”的认知，采用微机械剥离法在高定向热解石墨(HoPG)上反复剥离，**终成功制备并观察到单层石墨烯。氧化石墨烯结构复杂，制备工艺具有技术壁垒。新型氧化石墨烯纳米材料

氧化石墨烯成膜过程中因氧化石墨烯片层以交错的方式堆叠在一起，会形成纳米通道，因而可作为分子筛。Li等[6和Joshi等|_6]研究发现氧化石墨烯膜具有一定的选择渗透性，能使水化离子半径小的离子及直径小于纳米通道孔径的气体分子通过，从而实现分子之间的分离。另外，氧化石墨烯膜还能吸附有机染料，可应用于污水处理、盐水淡化和油水分离等领域_6。Wang等l_7o]研究发现多孔纳米聚丙烯腈纤维支撑基底的氧化石墨烯膜能完全过滤水中的刚果红，且对无机盐NaSO的阻滞率达56．7。Chen等_7将氧化石墨烯和碳纳米管复合制备了还原氧化石墨烯一CNT复合滤膜，发现复合滤膜渗透率高达20～3OL·m·h·bar～，且对水中甲基橙阻滞率达97．3，对其他物质的阻滞率达99％。常规氧化石墨烯复合材料可应用于电机、变压器、电力电缆、电气柜、新能源汽车、风力发电、电触头材料等领域。

从实际应用的角度看，石墨烯需要和基板接触，因此，减少石墨烯薄膜和基板之间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题。单层或少数层石墨烯和基板之间的范德华力可以保证石墨烯和基板之间很好的热耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度较大，范德华力远远不能满足热从基板传递到石墨烯薄膜上。传统的连接基板和散热片之间的导热胶由于体积和热导率较低的原因，已经满足不了实际应用的需求，必须采用共价键等其他的方式，以增强热传递的效率。本团队在这方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明，引入功能化分子后，热点的散热效果提高了近1倍

随着电子设备的功率密度越来越高，其热管理己成为至关重要的问题。近年来，由于具有优异的导热性和良好的机械强度，石墨烯薄膜被认为是用于电子器件中散热材料（ＨＤＭ）、热界面材料（ＴＩＭ）的理想选择。０〇１＾［５（＾等人提出了一种改进的辊涂方法制备石墨薄膜，然后通过机械压制、石墨化处理得到了大尺寸、高密度的高导热石墨烯薄膜，由于具有高度有序、逐层堆叠的微观结构以及几乎没有面内缺陷的石墨烯片，其面内导热率比较高可达８２６．０Ｗｎｒ１Ｋ４，并具有良好的热稳定性和优异的柔韧性。由于其优异的性能，这种石墨烯薄膜在ＬＥＤ封装中表现出出色的热管理能力，并且能够在高温环境下工作，具有良好的应用前景。石墨烯防腐浆料 与粉料相比，浆料中的石墨烯更易于分散在基体材料中。

**近几年，国内外在石墨烯基薄膜散热方面取得了积极进展，接下来需要科学家和工业界一起努力，将石墨烯基薄膜应用在实际器件热管理中。目前，国内外生产石墨烯基薄膜的机构超过20家。国内如哈尔滨工业大学杜善义院士团队制备出三维石墨烯基散热材料，由哈尔滨赫兹新材料科技有限公司投资1500万元，年可生产石墨烯散热片60万片，实现产值3000万元。东旭光电、厦门烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散热膜片研发有限责任公司、贵州新碳高科有限责任公司、常州富烯等在石墨烯导热膜产业化方面也取得了积极进展。国外的如瑞典的斯玛特高科技股份有限公司（SHT，SmartHighTechAB）在石墨烯导热膜方面也有自己独特的技术，据报道，SHT公司的石墨烯薄膜热导率已超过现有石墨薄膜的热导率。常州第六元素制备石墨烯的方法简单易行、环境友好。单层氧化石墨烯使用方法

氧化石墨烯可以应用于锂离子电池。新型氧化石墨烯纳米材料

近年来，石墨烯薄膜因其高电导率和轻巧柔钿的特性而受到越来越多的关注。石高全教授课题组［５１］通过蒸发诱导自组装法对引入少量纤维素纳米晶体（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液进行干燥处理，然后使氢碘酸对得到的薄膜化学还原，其中，ＣＮＣ能够诱导石墨烯片上形成皱纹，使其机械性能得到了进一步增强。测试结果表明，这种薄膜具有拉伸强度比较高可达８００ＭＰａ，且断裂伸长率、初性和电导率分别达到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，远远髙于其他文献中报道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通过在单层石墨烯上沉积金膜制备了ＧＯ／Ａｕ复合电极，在沉积金膜的厚度为７ｎｍ时，复合膜在５２０ｎｍ波长处具有２４．６Ｑｍ＿２的**电阻和７４．６％的高透射率。为了更直观地分析其电学性能，Ｃｈｅｎ等人组装了基于ＧＯ／Ａｕ复合电极的超级电容器，测试发现，与基于单层石墨烯的超级电容器相比，其电容提高了１７倍，并且表现出良好的机械稳定性，证明了石墨烯复合膜在柔性电子领域具有巨大的应潜力。新型氧化石墨烯纳米材料