石墨烯电加热膜的制备与应用

发布时间：2023-02-23 17:42

　　石墨烯被称为21世纪材料之王,石墨烯电加热膜相比于传统的以电热丝为主的电加热器件有着发热稳定、使用寿命长、安全等优点。为制备发热性能良好的石墨烯膜,本文先通过Hummers法制备出氧化石墨烯并涂膜,随后分别使用紫外光辐照、氢碘酸浸泡、激光雕刻辐照将氧化石墨烯膜进行还原,将还原后的膜分别进行表征,比较还原效果并对膜进行电学性能测试。之后,本文通过石墨烯粉末掺加高聚物制备出了一种石墨烯浆料配方,通过控制浆料中石墨烯含量和涂膜厚度来调控所得薄膜的电压、电流、升温温度等参数,确定出可用的石墨烯电加热膜成品,并将其用于冲锋衣式电加热服中。通过研究,最终得出以下结论:1.通过多种表征手段发现,氢碘酸浸泡和激光雕刻辐照还原效果明显优于紫外光辐照还原,紫外光辐照还原无法完全将氧化石墨烯中的含氧官能团还原,而其他两种方法均能将氧化石墨烯中绝大部分的含氧官能团还原,且膜电阻较小,并初步具有电热性能。2.将石墨烯掺加高聚物制备成石墨烯浆料并涂膜,通过该种方法得到的膜加热性能稳定、附着性好,通过控制石墨烯的质量分数和涂膜厚度,研究了电阻、电流、发热温度、电极间距等参数与浓度、厚度的关系,最终确定石墨烯含量7....

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯
        1.2.1 石墨烯概述
        1.2.2 石墨烯的制备方法
    1.3 氧化石墨烯
        1.3.1 氧化石墨烯概述
        1.3.2 氧化石墨烯的结构
        1.3.3 氧化石墨烯的制备方法
        1.3.4 氧化石墨烯的还原方法
    1.4 石墨烯电加热膜与电加热服
        1.4.1 石墨烯电加热膜概述
        1.4.2 石墨烯电加热膜的发热机理
        1.4.3 石墨烯电加热膜的研究现状
        1.4.4 石墨烯电加热膜的特点
        1.4.5 石墨烯电加热服概述
    1.5 课题的研究目的和意义
第2章 氧化石墨烯的还原条件探究及电加热性能测试
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 氧化石墨烯的制备
        2.2.3 氧化石墨烯的还原
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 扫描电镜(SEM)分析
        2.3.2 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.4 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.5 拉曼光谱分析
        2.3.6 热失重(TG)分析
        2.3.7 电阻
        2.3.8 还原氧化石墨烯膜的电加热性能表征
        2.3.9 石墨烯电加热膜的整体性能测试
    2.4 本章小结
第3章 石墨烯浆料涂膜及其电加热性能测试
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 石墨烯浆料的制备及涂膜
        3.2.3 石墨烯浆料涂膜电学性能表征方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 配方调控及样品制备说明
        3.3.2 石墨烯浆料涂膜的温度与电压的关系
        3.3.3 电流与电压的关系
        3.3.4 电阻与浓度及涂膜层数的关系
        3.3.5 涂膜层数、厚度与浓度、电导率的关系
        3.3.6 升温速度与浓度及涂膜层数的关系
        3.3.7 电极间距与温度分布的关系
    3.4 本章小结
第4章 石墨烯浆料涂膜在电加热服中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验材料
    4.3 实验方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 聚酰亚胺基底的石墨烯电加热膜
        4.4.2 柔性热反射布基底的石墨烯膜
    4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3748449