柔性多孔石墨烯膜材料的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，有著極大的比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能等特性，是一種極具吸引力的材料。石墨烯薄膜作為石墨烯宏觀組裝材料的一種重要形態(tài)，較好地保留了單片層石墨烯的優(yōu)異性能，使得它在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、電磁屏蔽、導(dǎo)熱、傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。為了適應(yīng)現(xiàn)代生活對(duì)于材料柔韌性能的需求，開(kāi)發(fā)一種柔韌、可折疊的石墨烯膜材料具有十分重要的意義。
　　目前，制備石墨烯薄膜的方法可以歸納為兩種:一種是采用石墨烯納米片直

2、接成膜，另一種則是通過(guò)氧化石墨烯成膜后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的還原處理而得到。對(duì)于前者，其制備過(guò)程主要涉及物理方法，而制備的石墨烯薄膜的力學(xué)性能通常較差?，F(xiàn)有方法所制備的柔性石墨烯膜雖然可以彎曲，但是絕大部分不可折疊，或者折疊后會(huì)產(chǎn)生塑性形變甚至發(fā)生斷裂。同時(shí)，石墨烯膜多為緊密堆砌的片層結(jié)構(gòu)，而這種實(shí)心結(jié)構(gòu)不利于石墨烯膜在能源存儲(chǔ)方面的應(yīng)用。
　　受聚合物泡孔增韌理論的啟發(fā)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本論文采用受限發(fā)泡，引入夾具材料，通過(guò)化學(xué)還

3、原與物理壓力的協(xié)同作用，制備出了一種可反復(fù)折疊的柔性石墨烯膜。具體工作如下:
　　1、使用氧化鋁陶瓷片作為夾具材料，在水合肼還原氧化石墨烯膜的過(guò)程中，通過(guò)夾具材料對(duì)薄膜施加壓力，限制薄膜在厚度方向上的膨脹，制備出表面光滑的多孔柔性石墨烯膜。該超柔韌還原氧化石墨烯膜在單重或多重多次折疊后能快速恢復(fù)，且在折疊發(fā)生處不產(chǎn)生塑形形變、不留折痕。同時(shí)，本論文采用涂布還原試劑的方法降低了化學(xué)還原劑的使用量。
　　2、將上述方法制備的獨(dú)立

4、支撐的超柔韌還原氧化石墨烯膜用作兩電極超級(jí)電容器的電極，不需要添加額外的導(dǎo)電物質(zhì)和粘接劑，在單重或雙重多次180°折疊后，超級(jí)電容器的電化學(xué)性能依舊能夠得到很好的保持;三電極測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)構(gòu)證實(shí)了該超柔韌還原氧化石墨烯膜在能量存儲(chǔ)方面具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能;同時(shí)，將超柔韌還原氧化石墨烯膜作為骨架材料，吸收液體小分子或聚合物后呈現(xiàn)出類形狀記憶的表現(xiàn)，為形狀記憶材料的制備提供了一種通用的方法。
　　3、將單片層的二硫化鉬添加進(jìn)氧化石