例性 的，并且本公開不限于此。
[0025] 根據(jù)一個示例性實(shí)施方式的制備石墨烯納米片的方法可包括制備膨脹石墨（EG); 以及通過氣相高速碰撞（例如，通過氣相碰撞引起EG破碎）而剝離、研磨、或剝離并研磨膨 脹石墨。膨脹石墨可通過微波處理或熱處理ICC制備。通過氣相高速碰撞（例如，通過氣 相碰撞引起EG破碎）而剝離、研磨、或剝離并研磨膨脹石墨的工藝可通過在氣相速度為約 0. 5X102到約10X102m/s下引起膨脹石墨碰撞來實(shí)施。
[0026] 換句話說，可通過引起具有氣相速度的膨脹石墨的碰撞來實(shí)施通過氣相高速碰撞 而剝離、研磨或剝離并研磨膨脹石墨的工藝，從而撕裂（例如，剝離、研磨、或剝離并研磨） 膨脹石墨。在此，當(dāng)膨脹石墨的碰撞速度大于或等于約〇. 5X102m/s時，可以得到石墨烯 納米片。特別地，碰撞速度可以為約0.5XIO2到約1000X102m/s，但是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和 設(shè)備的限制可將碰撞速度的上限設(shè)定為5X102m/s，并且因而本發(fā)明可不特別限制于以上 上限值。換句話說，當(dāng)引起的碰撞速度大于或等于約0.5X102m/s時，仍可以得到本發(fā)明 所要得到的石墨烯。
[0027] 本發(fā)明所要得到的石墨烯可通過使用氣相高速碰撞來撕裂膨脹石墨而獲得。由于 該石墨烯具有與通過傳統(tǒng)超聲研磨方法、使用流變剪應(yīng)力的研磨方法、固相-固相或液體 機(jī)械研磨方法（例如球磨、嚙合（meshing)或類似方法）或類似方法所得到的粉末型石墨 烯或顆粒型石墨烯不同的二維片狀結(jié)構(gòu)，由此可稱為石墨烯納米片。例如，膨脹石墨的氣相 碰撞速度是指當(dāng)一個膨脹石墨顆粒被假定為停止時另一個膨脹顆粒與該膨脹石墨顆粒碰 撞的速度，并且從相對側(cè)碰撞的膨脹石墨顆粒的速度可以是在亞音速的約0.5X102m/s 的最小速度，以及在超音速的約1.5X103m/s的最大速度，這是可以理論計(jì)算的。因此，當(dāng) 膨脹石墨之間的碰撞速度大于或等于約〇.5X102m/s時，可發(fā)生根據(jù)本發(fā)明的有效碰撞。
[0028] 通過氣相高速碰撞而剝離、研磨或剝離并研磨膨脹石墨可通過引發(fā)湍流的方法、 超聲膨脹的方法或它們的結(jié)合來實(shí)施。引起湍流的方法可包括使膨脹石墨漂浮，調(diào)整漂浮 的膨脹石墨的位置并使調(diào)整好位置的膨脹石墨相互碰撞。使膨脹石墨漂浮的過程可通過在 約500到約2000rpm的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)器來實(shí)施，調(diào)整漂浮的膨脹石墨的位置的過程可通 過在約5000到約9000rpm的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)器來實(shí)施，漂浮的膨脹石墨碰撞的過程可通過 在約10000到約15000rpm的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)器來實(shí)施。
[0029] 在漂浮的膨脹石墨碰撞的過程中，旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速可低于約IOOOOrpm,石墨烯納 米片的產(chǎn)量可能下降，表明當(dāng)轉(zhuǎn)速低于約IOOOOrpm時，膨脹石墨的碰撞速度可能達(dá)不到 0.5X102m/s。換句話說，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方式的制備石墨烯納米片的 方法是例如引發(fā)湍流的方法時，腔室形狀、旋轉(zhuǎn)器形狀、旋轉(zhuǎn)器數(shù)量可根據(jù)裝置的類型而不 同，可以對其進(jìn)行修改，并且在每個步驟中，旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速都可以改變。然而，當(dāng)膨脹石墨被 破碎以制備石墨烯納米片時，膨脹石墨的碰撞速度是重要的，并且因而引起膨脹石墨的氣 相碰撞的裝置可引發(fā)約0. 5XIO2到約IOX102m/s的膨脹石墨碰撞速度，但沒有限制。
[0030] 作為本發(fā)明的一個具體的實(shí)施例，實(shí)施引發(fā)湍流的方法的裝置的操作原理參見圖 1和圖2進(jìn)行描述。制備石墨烯納米片的裝置可以在腔室1中的下部裝配通過外部電源操 作的旋轉(zhuǎn)器2以及在上部裝配樣品進(jìn)口 5。膨脹石墨可從樣品進(jìn)口插入并堆疊在腔室的下 部，然后旋轉(zhuǎn)器通過外部電源旋轉(zhuǎn)，使氣體形成高速漩渦3 (例如，分散過程），也就是形成 湍流。一般來說，當(dāng)旋轉(zhuǎn)器在大于或等于約7〇〇〇rpm、特別是約5000到約9000rpm的旋轉(zhuǎn)速 度下旋轉(zhuǎn)約30到約60秒時，樣品會在氣體漩渦形成的同時漂浮在旋轉(zhuǎn)器的上部。特別地， 當(dāng)旋轉(zhuǎn)器在約10000到約15000rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)約3到約5分鐘時，可形成超高速氣相碰 撞區(qū)4,膨脹石墨可被剝離、研磨、或剝離并研磨。
[0031]作為實(shí)例，超聲膨脹的方法是一種通過超音速加速膨脹石墨并使膨脹石墨與大塊 固體碰撞的方法，并且通過超音速加速的膨脹石墨的有效碰撞速度可與引發(fā)湍流的方法基 本相似。特別的例子可以是超聲噴嘴膨脹法和氣溶膠沉積?；驹砣缦拢涸诰哂袎毫Σ?的兩個腔室之間裝配有細(xì)（例如，窄的）噴嘴的裝置中，通過使用載氣將膨脹石墨從高壓部 分噴射到低壓部分可將膨脹石墨從亞音速加速到超音速，并且被加速的膨脹石墨可與低壓 腔內(nèi)的基質(zhì)或塊狀固體碰撞而撕裂膨脹石墨。
[0032] 此外，根據(jù)本發(fā)明的原理，當(dāng)從理論上考慮膨脹石墨的撕裂現(xiàn)象時，根據(jù)破碎理 論，在粉末破碎時通過約-IX102m/s的亞音速可將具有微米尺寸的粉末納米粉末化，并 且當(dāng)速度達(dá)到超音速（例如，約3X102m/s)時，粉末破碎的粉末化效率可能隨之增大。 換句話說，對于動能約為Ek=I/ 2mv2 (其中m是膨脹石墨的重量，V是膨脹石墨的速度） 的微粉末，該微粉末可以在大于或等于約IXlO2m/s的速度下被充分地破碎（S.H.Huh， Carbon36362010和其中的參考文獻(xiàn)）。因此，碰撞理論可被應(yīng)用于不例性實(shí)施方式的方法 中，并且可以因此解釋膨脹石墨的破碎現(xiàn)象。實(shí)際上，可能難以直接測量超音速噴射或湍流 中的速度，但可以用不同的實(shí)驗(yàn)和理論背景來確定碰撞速度。因此，在根據(jù)本發(fā)明的一個示 例性實(shí)施方式的引發(fā)湍流的方法中，盡管膨脹石墨的速度可能難以直接測量，但是破碎膨 脹石墨和產(chǎn)生石墨烯納米片的閾值速度可以從亞音速開始。
[0033] 綜上，本發(fā)明利用通過將膨脹石墨的氣相動能轉(zhuǎn)化為碰撞能，同時膨脹石墨吸收 碰撞能，從而破碎膨脹石墨和制備石墨烯納米片的原理，這與制備石墨烯納米片的傳統(tǒng)方 法例如超聲研磨法、使用流變剪應(yīng)力的研磨法、固相_固相或液體機(jī)械研磨法所利用的原 理不同。根據(jù)氣相高速碰撞制備的該粉末型石墨烯納米片可以以液體、粉末、復(fù)合物等不同 形式應(yīng)用，并且可以增加工藝的自由度，因而可被用作工業(yè)上重要的原材料。
[0034] 根據(jù)示例性實(shí)施方式的石墨烯納米片可用上述方法制得。石墨烯納米片可具有約 5至約IOOnm的厚度。當(dāng)石墨烯納米片的厚度在上述范圍內(nèi)時，在涂覆溶液的制備過程中石 墨烯片的起皺現(xiàn)象會減少，有利于實(shí)現(xiàn)石墨烯的固有性質(zhì)。另外，另一個示例性的實(shí)施方式 可通過上述石墨烯納米片粉末的組合制備漿料并用該漿料形成導(dǎo)電層而在工業(yè)上應(yīng)用本 發(fā)明。本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施方式提供包含EG的EG漿料。參考圖3至5舉例說明制 備EG漿料的方法。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方式，EG可用于制備EG分散體，可根據(jù)圖3所示的 工藝將EG分散體分散處理，制備初級EG分散體。另外，根據(jù)圖4的工藝，通過制備漿料溶 液，將初級EG分散體與漿料溶液混合，并通過充分均勻攪動、轉(zhuǎn)動/旋轉(zhuǎn)混合、輥磨等處理 混合物，制備EG漿料。如圖5所示，EG分散體可進(jìn)一步包括金屬納米線、金屬粉末等。特 別地，當(dāng)銀納米線用作金屬納米線的具體例子時，可提高電導(dǎo)率，但本發(fā)明不限于此。
[0036] 用于EG分散體中的溶劑的具體例子可包括水、丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇、異丙醇、 丁醇、乙二醇、聚乙二醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、己 烷、環(huán)己酮、甲苯、氯仿、蒸餾水、二氯苯、二甲苯、三甲苯、吡啶、甲基萘、硝基甲烷、丙烯腈、 十八胺、苯胺、二甲亞砜以及類似物，但不限于此。在此，分散劑可包括聚乙二醇（PEG)、甘 油、鹽酸（HCl)、乙酸、甲酸、檸檬酸、丙三醇、葡萄糖以及類似物，并且可含有的量基于溶液 總量為約3體積％。然而，分散劑不限于此。
[0037] 除了分散劑之外，EG分散體還可包括其它添加劑例如穩(wěn)定劑、均化劑、潤濕劑、粘 結(jié)劑、填料（例如，聚合物、陶瓷、金屬碳化物以及類似物）、第二分散劑、酸、鹽、堿、氨基酸、 纖維素、蛋白質(zhì)、淀粉以及類似物，以調(diào)整粘度、電導(dǎo)率、分散性、涂層厚度等。可通過超聲、 攪拌、應(yīng)用剪應(yīng)力和剪切