一种多组分石墨烯/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法

摘要

本发明提供一种多组分石墨烯/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，属于电子复合材料技术领域。该方法先通过在生长基底上生长三维石墨烯，然后通过刻蚀得到三维石墨烯网络骨架；然后配置一定浓度的聚氨酯弹性体溶液，再加入石墨烯微片，配置成均匀分散的石墨烯/聚氨酯弹性体复合溶液；最后将均匀的石墨烯微片/聚氨酯弹性体复合溶液注入到三维石墨烯网络骨架中，使其充分浸润并完全渗透三维石墨烯网络骨架，获得具有渗透多孔连续结构的石墨烯微片与多导电网络孔道的三维石墨烯网络骨架相结合的多组分石墨烯/聚氨酯弹性体的力敏柔性复合材料。该方法操作简单、成本低、应用广泛且能提高材料的力敏效应。

主权项

一种多组分石墨烯/聚氨酯弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)通过化学气相沉积法，在泡沫镍上沉积三维石墨烯，三维石墨烯生长条件为常压，生长温度为700～1100℃，通入流量比例为200:80:5的氩气、氢气与甲烷的混合气，生长时间控制在10～60min，最后得到未刻蚀泡沫镍的三维石墨烯网络骨架；(2)将方形泡沫镍上的石墨烯薄膜上均匀涂上浓度为0.1～1.5％的PMMA溶液，在真空干燥箱中，加热10～60min，加热温度为80～150℃，再将涂有PMMA的样品放入恒温80℃的1～5M HCl中，刻蚀时间为6～24hour，刻蚀完毕后，将样品放置于去离子水中侵泡5～10min，重复3次，再将三维石墨烯网络置于真空干燥箱中，在低压状态下，升温至60～100℃，保持40min，该干燥过程中，每10min开启一次真空泵，抽去真空干燥箱内的水蒸汽，最后得到已刻蚀镍但未去除PMMA保护膜的三维石墨烯网络骨架；(3)将已刻蚀镍但未去除PMMA保护膜的三维石墨烯网络骨架放入管式炉中，在低压，10～40sccm氢气中，加热温度为400～600℃，加热时间为30～120min，退火完成后，可去除PMMA保护膜，得到三维石墨烯网络骨架；(4)通过真空干燥法，将刻蚀泡沫镍后的三维石墨烯网络骨架干燥，在真空干燥箱中，干燥条件为真空，干燥温度为50～100℃，干燥时间为10～60min，最后得到干燥后的三维石墨烯网络骨架；(5)选择有机溶剂配制浓度为15％～40％的聚氨酯弹性体溶液；(6)将导电石墨烯的微片材料和有机溶剂按质量比例为5％‑15％均匀混合，然后使用超声设备超声1～10min，形成石墨烯微片的均匀分散液；(7)将石墨烯微片的分散液加入到聚氨酯弹性体溶液中，通过超声和分散设备分散10～60min，形成均匀的石墨烯微片/聚氨酯弹性体复合溶液；(8)将均匀的石墨烯微片/聚氨酯弹性体复合溶液注入到三维石墨烯网络骨架中，使其充分浸润并完全渗透三维石墨烯网络骨架；(9)根据对于柔性高分子材料弹性、拉伸变形和弯曲变形的需要，在50～150℃条件下使聚氨酯弹性体固化30～300min，获得具有渗透多孔连续结构的石墨烯微片与多导电网络孔道的三维石墨烯网络骨架相结合的多组分石墨烯/聚氨酯弹性体的力敏柔性复合材料。