改性氧化石墨烯导热膜

利用石墨烯的纳米效应，将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜也是石墨烯应用到热管理中的途径之一。如中科院陈成猛团队[58]制备出一种柔性的石墨烯-碳纤维复合膜散热片，结果表明其热导率达到977W/(m·K)，其热传递的效果好于铜。**科大[59]制备出三维的石墨烯-碳纳米环薄膜，其热导率可达946W/(m·K)。浙江大学高超团队[60]报道了一种快速湿纺组装（wet-spinningassembly）的方法制备石墨烯薄膜，其热导率达530~810W/(m·K)。可见，将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜，复合薄膜的氧化石墨烯材料可以用于聚合物复合材料的原位聚合。改性氧化石墨烯导热膜

从化学结构可以看到，石墨烯具有垂直于晶面方向的大π键，此结构决定了其具有优异的电化学性能，在室温下的导热系数可高达５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能够比肩比较好的碳纳米管导热材料。常温下其电子迁移率甚至高于碳纳米管和硅晶体，属于世界上电阻率**小的材料。此外，石墨烯还具有完全敞开双表面的结构特性，也就是说它类似于不饱和有机分子，能够进行一系列的有机反应，能够与聚合物或无机物结合，从而提升材料的机械性和导电导热性。深入这方面的研究，对石墨烯进行官能团修饰，能够使其化学活性更加丰富［３－４］。由于石墨烯具有上述的结构特性，越来越多的研究者开始着眼于以石墨烯为基底的合成材料。单层氧化石墨烯功能氧化石墨烯具有两亲性，是因为其含有官能团。

当今世界面临着严峻的环境与能源挑战。传统能源如煤、石油的不断消耗以及环境的日益恶化严重影响了人类的日常生活以及社会的正常发展。因而开发更为高效与环境友好的能源设备越来越得到人们的强烈关注。为**的初代锂离子二次电池以其在能量密度与操作电压上明显优于传统铅酸与镍镉电池的优势，迅速应用于便携电子设备电池市场。其后，随着具有环境友好、成本低廉、循环性能稳定等诸多优势的以磷酸铁锂为**的正极材料的报道［6，7］，锂离子二次电池的应用也扩展到混合动力汽车与纯电动汽车领域。然而目前锂离子电池电极材料还存在着诸多问题，如较低的电子电导率与锂离子迁移效率、嵌脱锂过程中巨大的体积变化、电极材料与电解液的副反应造成的容量损失以及活性物质不可逆的结构变化制约材料的循环稳定性等。另外，由于目前常用的锂离子电池正极材料固有的理论容量限制，实际应用的锂离子电池的比能量密度很难突破250Wh/kg［8］，因而难以满足其在高比能量电池领域的长远发展。在这种背景下，锂硫电池作为一种新的电化学储能体系，以其超高的理论能量密度(2600Wh/kg)以及单质硫储量丰富、环境友好的特点，成为高比能二次电池的研究热点。

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倍氧化石墨易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。

溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法，并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。氧化石墨烯是制备导热膜的主要原料。内蒙古氧化石墨烯制造

GO氧化石墨（烯）为黄褐色或者黑褐色膏状物料。改性氧化石墨烯导热膜

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。改性氧化石墨烯导热膜