本發(fā)明涉及一種石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，屬于高介電材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高介電材料是一種應用前景非常廣泛的絕緣材料，由于它有著很好的儲存電能和均勻電場的性能，因而在電子、電機和電纜行業(yè)中都有非常重要的應用。隨著電容器、諧振器、濾波器、存儲器等眾多重要電子器件向高性能化和尺寸微型化方向的發(fā)展，高介電材料受到越來越多的關(guān)注。目前，高介電材料廣泛應用，傳統(tǒng)的陶瓷材料脆性大、加工溫度高、損耗大；聚合物材料具有優(yōu)良的加工性能，但是通常介電常數(shù)又較低。

目前大部分高介電材料都有各自的局限，聚合物質(zhì)輕、易加工、具有多尺度結(jié)構(gòu)和特殊柔韌性等特性，使得聚合物基復合材料作為新型的高介電材料被廣泛研究。為改善聚合物基復合材料的綜合介電性能，包括最大限度地提高材料介電常數(shù)、降低介電損耗以及保證材料的介電強度等，采用聚合物與石墨烯復合的方法。石墨烯是由碳原子以sp²雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體，其以其優(yōu)良的力學、電學、光學等性能成為納米材料研究的熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法。

本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)制備方法制備的材料的不足，提供了一種石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將氧化石墨分散在dmf溶劑中，然后超聲分散，直到氧化石墨烯全部融化，得到氧化石墨烯溶液；

步驟二、將先制備好的cec溶于dmf中，待完全溶解后將cec溶液緩慢倒入氧化石墨烯溶液中，并用磁子攪拌器攪拌；

步驟三、將復合膜放入真空干燥箱下干燥；

步驟四、成膜以后，還原此復合膜，將膜選取一個固定的面積在兩側(cè)涂上銀膠作為電極進行介電性能的測試。

優(yōu)選的，上述步驟一中氧化石墨經(jīng)過預先計算，分散在20ml的dmf溶劑中。

優(yōu)選的，上述步驟一中超聲分散8h，直到氧化石墨烯全部融化，得到氧化石墨烯溶液。

優(yōu)選的，上述步驟二中cec提前制備好，并且溶于20mldmf中，待完全溶解后將cec溶液緩慢倒入氧化石墨烯溶液中，并用磁子攪拌器攪拌12h。

優(yōu)選的，上述步驟三將復合膜放入真空干燥箱600^。c下干燥48h。

優(yōu)選的，上述步驟四將用hi和vc分別還原此復合膜。

本發(fā)明提供的石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，本發(fā)明提供的石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，能夠有效提高石墨烯材料的介電常數(shù)，所得的復合材料介電性能也有明顯提高，導電率也有了很好地改善。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的氧化石墨烯的uv-vis圖譜示意圖。

圖2為本發(fā)明制備的不同石墨烯濃度和cec的復合材料的介電常數(shù)在室溫下隨頻率的變化曲線圖。

圖3為本發(fā)明制備的不同石墨烯濃度的cehec基復合材料的介電常數(shù)在室溫下隨頻率的變化曲線圖。

圖4為本發(fā)明制備的cehec與氧化石墨烯以不同比例摻雜后復合膜的介電常數(shù)曲線圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：制備石墨烯/cec復合膜，制備方法具體包括以下步驟：

將預先計算好的氧化石墨分散在20ml的dmf溶劑中，然后超聲分散8h，直到氧化石墨烯全部融化，得到氧化石墨烯溶液。然后將先制備好的cec溶于20mldmf中，待完全溶解后將cec溶液緩慢倒入氧化石墨烯溶液中，并用磁子攪拌器攪拌12h。將復合膜放入真空干燥箱600^。c下干燥48h。成膜以后，將用hi和vc分別還原此復合膜（注：hi酸性特強，容易破壞膜），將各個膜選取一個固定的面積在兩側(cè)涂上銀膠作為電極進行介電性能的測試。

實施例2：制備石墨烯相關(guān)系列復合膜，制備方法具體包括以下步驟：

將預先計算好的氧化石墨分散在20ml的dmf溶劑中，然后超聲分散8h，直到氧化石墨烯全部融化，得到氧化石墨烯溶液。然后將先制備好的cehec溶于20mldmf中，待完全溶解后將cehec溶液緩慢倒入氧化石墨烯溶液中，并用磁子攪拌器攪拌12h。將復合膜放入真空干燥箱600c下干燥48h。成膜以后，將用hi和vc分別還原此復合膜（注：hi酸性特強，容易破壞膜），將各個膜選取一個固定的面積在兩側(cè)涂上銀膠作為電極進行介電性能的測試。

依照上所述的實驗步驟，分別做了cec的m氧化石墨烯：m纖維素=5%，8%，10%的復合材料膜，cehec的m氧化石墨烯：m纖維素=2%，4%，5%，8%的復合材料膜。并利用元素分析、xrd、介電分析等手段對復合材料的其結(jié)構(gòu)與性能進行分析。

不同石墨烯濃度和cec的復合材料的介電常數(shù)在室溫下隨頻率的變化如圖1所示。從圖中可以看出，當石墨烯摻雜濃度到達5%時，介電常數(shù)在40hz下達到了959，和cec的介電常數(shù)相比，發(fā)生了數(shù)量級上的變化，由于石墨烯均勻的分散在聚合物基質(zhì)中，并且石墨烯是一種具有較高導電率和較大比表面積的材料，這使得石墨烯和聚合物基質(zhì)之間發(fā)生很強的界面極化作用，從而使得石墨烯和氰乙基纖維素的復合材料具有非常高的介電常數(shù)。在滲閾值附近，石墨烯片之間被薄薄的一層氰乙基纖維素隔離著，電荷在石墨烯和聚合物的界面上發(fā)生累積。頻率增加，介電常數(shù)隨頻率的增加而降低，這是因為聚合物中存在界面極化跟不上頻率的變化而引起的。當頻率增加到10mhz時，復合材料的介電常數(shù)仍為24，說明制備的材料在較高頻率下依然具有相對較高的介電常數(shù)，為其在電容器等方面的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。

圖2分別為5%cec/石墨烯經(jīng)過vc和hi還原后的介電常數(shù)曲線，由圖可以看出，hi還原比vc還原更徹底，介電常數(shù)在高頻下仍然為vc還原的2倍左右。但是由于hi腐蝕性很強，很容易造成復合膜的破裂損壞。

不同石墨烯濃度的cehec基復合材料的介電常數(shù)在室溫下隨頻率的變化如圖3所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，當摻雜濃度小于4%時材料的介電常數(shù)隨濃度的增加變化得比較微小，介電常數(shù)隨頻率的增加下降得比較平緩，石墨烯的摻雜量跟復合材料的介電性基本成正比。當濃度到達5%時介電常數(shù)發(fā)生顯著的升高。但是繼續(xù)增加摻雜量至8%時，介電常數(shù)反而降低，這是由于當濃度繼續(xù)增加到一定程度時，石墨烯之間相互貫通，形成了導電網(wǎng)絡，復合材料成為了一種導電材料，喪失了對電荷的存儲能力，所以介電常數(shù)顯著降低。從圖3中可明顯看出cehec/4%石墨烯復合材料介電性曲線和cehec/5%石墨烯復合材料介電性曲線有個明顯的突變，出現(xiàn)了明顯的導電逾滲現(xiàn)象。這個現(xiàn)象就是滲流理論的表現(xiàn)。隨著頻率的增加，介電常數(shù)降低，這是因為復合材料中存在界面極化跟不上頻率的變化而引起界面極化損耗降低導致的。

導電高分子復合材料的一個最重要的特征就是其電阻率隨導電填料粒子體積分數(shù)的增加呈非線性的遞減，當導電粒子的體積分數(shù)增大到某一臨界值時，其電阻率突然減小，變化幅度可達105個數(shù)量級以上；然后，隨導電粒子體積分數(shù)的增加電阻率緩慢減小，這種現(xiàn)象被稱為導電逾滲現(xiàn)象，相應的導電粒子體積分數(shù)的臨界值稱為逾滲閾值。這種復合材料介電常數(shù)的提高，一方面是由于極薄的電介質(zhì)層隔斷了許多導體團簇，形成了很多微電容器，導致了宏觀表現(xiàn)出的高介電常數(shù)；另一方面是由于空間電荷極化作用。

圖4為cehec與氧化石墨烯以不同比例摻雜后復合膜的介電常數(shù)曲線圖，由圖4可以看出，隨著氧化石墨烯添加量的增加，復合材料的介電常數(shù)呈緩慢增長趨勢，但是介電性能并未發(fā)生數(shù)量級的改變。由于氧化石墨烯為絕緣物質(zhì)，沒有產(chǎn)生滲流效應，不能大幅提高復合材料的介電常數(shù)。還原氧化石墨烯后，可以很好地提高介電性能。這說明采用還原氧化烯在提高介電常數(shù)時是十分必要的。

本發(fā)明提供的石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，本發(fā)明提供的石墨烯相關(guān)系列復合膜的制備方法，能夠有效提高石墨烯材料的介電常數(shù)，所得的復合材料介電性能也有明顯提高，導電率也有了很好地改善。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。