雖然石墨烯獨特的二維片層結構可以為硫提供大量的附著位點,但多硫化物仍可從這種開放的二維結構的開口端擴散入電解液,石墨烯/硫復合結構所制備的電極仍不可避免的在循環過程中不斷損失容量。以氧化石墨烯為硫負載體時,其特點是不但對硫具有物理吸附能力,還因其所含的大量官能基團與硫的化學鍵合展現出對硫的化學吸附能力,從而可提升復合結構的循環穩定性。氧化石墨烯類材料因其自身含有大量的表面官能基團可對硫形成額外的化學吸附能力,從而改善硫電極的循環性能,但由于氧化石墨烯本身導電能力較差,因此所制備的復合材料往往無法發揮出較高的倍率性能。因此,目前的一個研究方向是通過將石墨烯進行表面化學改性,在引入孔結構或者其他官能團來提升其對硫的物理或化學吸附的同時,不影響石墨烯本體的高導電能力,從而獲得在高倍率下仍可穩定循環的鋰硫電池。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導電添加劑,可有效提高電池能量,改善循環壽命和倍率性能。黑龍江生產氧化石墨烯導熱
在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業化生產過程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。由于石墨烯片層上的這些缺陷,在一些情況下,石墨烯微片無法滿足某些復合材料在抗靜電或導電、隔熱或導熱等方面的特殊要求。為了修復石墨烯片層上的缺陷,提高石墨烯微片的碳含量和在導電、導熱等方面的性能。通過調控氧化石墨烯的結構,降低氧化程度,降低難分解的芳香族官能團,如內酯、酮羰基、羧基等官能團的含量,從而增加后續官能團分解的效率和降低分解溫度。調控氧化條件,減少面內大面積反應。該減少缺陷的方案,有助于提升還原效率,減少面內難以修復的孔洞,使碳原子排布更密集,進一步減少修復段的勢壘,將能量用于增加碳原子離域尺寸,提升晶元大線,從而提升還原石墨烯的本征導電性。研發了深度還原技術,并通過自主開發的還原設備,將石墨烯微片碳的質量分數提高到90%以上;且粉末電導率相比還原前提升20倍,達到了4000S/m以上。氧化石墨烯圖片氧化石墨易于接枝改性,可與復合材料進行原位復合。
隨著5G時代的到來,電子設備運行速度***增加的同時,其尺寸也在向微型化發展,這勢必會導致電子設備在運行過程中產生大量的熱量,從而影響其穩定性、可靠性和安全性。因此,設計和制備具有高性能的高導熱散熱材料是促進電子設備發展的關鍵問題之一。另外,隨著工業的快速發展和人口的迅速增長,石油、煤炭、天然氣等不可再生化石燃料的消耗日益增多,導致能源愈發短缺,因此制備能夠有效吸收、轉換和利用太陽能的新型熱能存儲材料成為了目前急需解決的難題。由于石墨烯具有高熱導率、高吸光性及優異的機械性能,被作為制備熱能存儲材料、散熱材料等熱管理材料的理想選擇。
除了可以將太陽能轉換為熱能存儲之外,石墨烯相變材料也可以將電能轉換為熱能存儲。Wang[65]等人通過冰模板法制備了石墨烯納米片(GNP)氣凝膠,然后與石蠟復合得到相變復合材料,具有高導熱性、較好的形狀穩定性和熱穩定性,當GNP含量為4.1wt%時熱導率可達到1.42Wm-11C1。此外,當電壓為5V時,流經樣品的電流約為1.18A,此時溫度迅速升高,證實了其出色的電熱轉換能力。Li[66】等人將氣相擴散法和溶膠-凝膠法相結合,通過超臨界C02干燥和熱退火過程,制備了具有各向異性網絡的三維石墨烯氣凝膠,導熱率和導電率分別高達1.71士0.2Wnr11C1和341.3Snr1。其相變復合材料在施加1?3V的電壓時,電-熱轉換效率比較高可以達到85%。這項工作能夠為開發智能的電-熱轉換及存儲系統提供理論基礎,并證明了石墨烯相變復合材料在電子設備、太陽能存儲利用、熱管理系統等領域具備的潛力。氧化石墨烯在石墨烯材料領域中的地位重要。
隨著電子設備的功率密度越來越高,其熱管理己成為至關重要的問題。近年來,由于具有優異的導熱性和良好的機械強度,石墨烯薄膜被認為是用于電子器件中散熱材料(HDM)、熱界面材料(TIM)的理想選擇。0〇1^[5(^等人提出了一種改進的輥涂方法制備石墨薄膜,然后通過機械壓制、石墨化處理得到了大尺寸、高密度的高導熱石墨烯薄膜,由于具有高度有序、逐層堆疊的微觀結構以及幾乎沒有面內缺陷的石墨烯片,其面內導熱率比較高可達826.0Wnr1K4,并具有良好的熱穩定性和優異的柔韌性。由于其優異的性能,這種石墨烯薄膜在LED封裝中表現出出色的熱管理能力,并且能夠在高溫環境下工作,具有良好的應用前景。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性,樣品單層率>90%,產品經輕微攪拌就可與水相互溶。黑龍江生產氧化石墨烯導熱
導熱型石墨烯,外觀為黑色粉末。黑龍江生產氧化石墨烯導熱
利用石墨烯的納米效應,將石墨烯和其他材料制備成復合薄膜也是石墨烯應用到熱管理中的途徑之一。如中科院陳成猛團隊[58]制備出一種柔性的石墨烯-碳纖維復合膜散熱片,結果表明其熱導率達到977W/(m·K),其熱傳遞的效果好于銅。**科大[59]制備出三維的石墨烯-碳納米環薄膜,其熱導率可達946W/(m·K)。浙江大學高超團隊[60]報道了一種快速濕紡組裝(wet-spinningassembly)的方法制備石墨烯薄膜,其熱導率達530~810W/(m·K)。可見,將石墨烯和其他材料制備成復合薄膜,復合薄膜的黑龍江生產氧化石墨烯導熱