一種cvd石墨烯的玻璃纖維的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于由玻璃纖維，及由內(nèi)而外依次附著在其表面的金屬涂層和石墨烯層組成。玻璃纖維為玻璃纖維絲、玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈或玻璃纖維織物。金屬涂層為金屬銅涂層、金屬鎳涂層、金屬鈷涂層、金屬銀涂層或金屬金涂層，金屬涂層厚度為25-500nm。所述的石墨烯層包含1-200個(gè)碳原子層。該材料具有高的強(qiáng)韌性，高導(dǎo)電性，能夠成為高性能儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)選材料。
【專利說(shuō)明】-種CVD石墨烯的玻璃纖維

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃纖維，特別是涉及一種CVD石墨烯的玻璃纖維。

【背景技術(shù)】
[0002] 玻璃纖維具有拉伸強(qiáng)度高、彈性模量高、抗沖擊性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗疲勞性 好、耐高溫等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于航天、航空、兵器、艦船、化工等領(lǐng)域，如導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼 體、宇航飛機(jī)內(nèi)襯、槍托、發(fā)射炮筒、防彈裝甲、高壓容器等。而玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂卻有著世 界纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料市場(chǎng)幾乎90 %的市場(chǎng)占有率，可見(jiàn)玻璃纖維作為增強(qiáng)材料的 重要性。隨著復(fù)合材料向高性能與多功能化制造技術(shù)先進(jìn)化及應(yīng)用擴(kuò)大化的不斷發(fā)展， 對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)基材提出更高要求。更高模量，更高強(qiáng)度能夠運(yùn)用在更高更廣領(lǐng)域的結(jié) 構(gòu)-功能一體化玻璃纖維復(fù)合材料已經(jīng)成為研究人員新的研究熱點(diǎn)。石墨烯是已知的世 上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2. 3%的可見(jiàn)光，卻對(duì)紅外線有著 強(qiáng)烈的吸收；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m · K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超 過(guò)15000cm2/V · s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約1(Γ6Ω · cm，比銅或銀更低，為 世上電阻率最小的材料，而且石墨烯的力學(xué)性能也十分優(yōu)異，其楊氏模量高達(dá)llOOGPa，斷 裂強(qiáng)度為130GPa。在玻璃纖維表面制備一層石墨烯層，將兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得玻璃纖維 具有無(wú)可比擬的特性，例如，利用石墨烯的高強(qiáng)的特性，可制備出力學(xué)性能更加優(yōu)異的玻璃 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；利用石墨烯對(duì)紅外波的吸收，可制備出玻璃纖維增強(qiáng)的紅外隱身材料； 利用石墨烯的高導(dǎo)電性能以及玻璃纖維的絕緣特性，可制備出高性能儲(chǔ)能電池、變壓器、高 壓電機(jī)等設(shè)備；利用石墨烯的憎水性和玻璃纖維織物的強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，因而可在 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用作矯形和修復(fù)材料、牙科材料、醫(yī)用器材等。
[0003] 文獻(xiàn)[Keun Soo Kim，Yue Zhao, Houk Jang，Nature，457, 706-710, 2009和Xuesong Li，Weiwei Cai, Jinho An，Seyoung Kim，Science，324,1312-1314, 2009]分別報(bào)道了一 種在金屬鎳和銅表面制備石墨烯的方法，在金屬表面制備出大面積的石墨烯層。石墨烯 是由碳原子按照正六邊形緊密排列成蜂窩狀晶格的單層二維平面結(jié)構(gòu)，電子遷移率超過(guò) 15000cm 2/V. S，電阻率比銅或銀更低；其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m. K，高于碳納米管和金剛石， 具有十分優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。但是該方法只是在金屬基體表面上制得石墨烯，并不能 實(shí)現(xiàn)在實(shí)際所需的目標(biāo)基體上制備石墨烯，例如在玻璃纖維上的制備，從而限制了石墨烯 在市場(chǎng)中的使用及推廣。文獻(xiàn)[Wenyi Huang，Jianfeng Yu，Kwang Joo Kwak，L.James Lee, et al.Adv. Mater. 2013, 25,4668-4672]報(bào)道了一種制備含有強(qiáng)鍵官能團(tuán)的石墨烯的方法， 該方法通過(guò)控制功能石墨烯（GP-S03H)納米紙和硅橡膠的含量來(lái)制得，所制備的石墨烯與 基體之間具有很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，使之可以與陶瓷坩堝、玻璃纖維、石英、硅晶片或者金屬 結(jié)合的更緊密。但是該方法所制備的石墨烯層數(shù)以及均勻性難以控制，使所制備的材料性 能下降。
[0004] 而CVD方法制備石墨烯簡(jiǎn)單易行，所得石墨烯均勻可控且質(zhì)量很高，可實(shí)現(xiàn)大面 積生長(zhǎng)。通過(guò)在鍍有金屬過(guò)渡層的玻璃纖維上CVD石墨烯，可使得石墨烯與玻璃纖維優(yōu)勢(shì) 互補(bǔ)，制備出超高性能的CVD石墨烯的玻璃纖維材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有玻璃纖維性能，包括力學(xué)性能、電性能等方面的不足， 提供了一種高性能的石墨烯玻璃纖維。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：提供了一種CVD石墨烯的玻璃纖維， 其特征在于由玻璃纖維，及由內(nèi)而外依次附著在其表面的金屬涂層和石墨烯層組成。所述 的玻璃纖維為玻璃纖維絲、玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈或玻璃纖維織物。所述的 金屬涂層為金屬銅涂層、金屬鎳涂層、金屬鈷涂層、金屬銀涂層或金屬金涂層，金屬涂層厚 度為25-500nm。所述的石墨烯層包含1-200個(gè)碳原子層。
[0007] 本發(fā)明的有益效果：由于石墨烯的高強(qiáng)度，高韌性，能夠顯著提高玻璃纖維的強(qiáng)韌 性；利用石墨烯高導(dǎo)電性能，所制得的玻璃纖維具有高導(dǎo)電性，能夠成為高性能儲(chǔ)能設(shè)備的 優(yōu)選材料。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖：
[0009] 10為玻璃纖維；20為金屬涂層；30為石墨烯涂層；
[0010] 圖2是CVD石墨烯玻璃纖維的拉曼光譜圖；
[0011] 圖3是CVD石墨烯玻璃纖維的掃描電子顯微鏡圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià) 形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。
[0013] 實(shí)施例1
[0014] 參照?qǐng)D1，是一種CVD石墨烯的玻璃纖維的結(jié)構(gòu)示意圖，其中10是玻璃纖維，20 是金屬層，30是石墨烯層，其中玻璃纖維為E類玻璃纖維絲，金屬層為金屬銅涂層，厚度為 50nm，石墨烯層為100個(gè)碳原子層。
[0015] 實(shí)施例2
[0016] 一種CVD石墨烯的玻璃纖維，由玻璃纖維，及由內(nèi)而外依次附著在其表面的金屬 涂層和石墨烯層組成。玻璃纖維為E類玻璃纖維束，金屬涂層為金屬鎳層，金屬層厚度為 100nm，石墨烯層為200個(gè)碳原子層。
[0017] 上述僅為本發(fā)明的兩個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利 用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是 未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn) 單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于由玻璃纖維，及由內(nèi)而外依次附著在其表 面的金屬涂層和石墨烯層組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于所述的玻璃纖維為玻璃纖 維絲、玻璃纖維束、玻璃纖維布、玻璃纖維氈或玻璃纖維織物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于所述的金屬涂層為金屬銅 涂層、金屬鎳涂層、金屬鈷涂層、金屬銀涂層或金屬銥涂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于所述的金屬涂層厚度為 25_500nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述CVD石墨烯的玻璃纖維，其特征在于所述的石墨烯層包含 1_200個(gè)碳原子層。
【文檔編號(hào)】C03C25/48GK104118998SQ201410391841
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】陳照峰, 汪洋 申請(qǐng)人:蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司