本发明涉及新型导热材料及其制备方法，尤其涉及一种低褶皱密度石墨烯膜及其制备方法。
背景技术：
2010年，英国曼彻斯特大学的两位教授andregeim和konstantinnovoselov因为首次成功分离出稳定的石墨烯获得诺贝尔物理学奖，掀起了全世界对石墨烯研究的热潮。石墨烯有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达2×105cm2/vs)，突出的导热性能(5000w/(mk)，超常的比表面积(2630m2/g)，其杨氏模量(1100gpa)和断裂强度(125gpa)。石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点，而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。
宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式，常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。通过进一步的高温处理，能够修补石墨烯的缺陷，能够有效的提高石墨烯膜的导电性和热导性，可以广泛应用于智能手机、智能随身硬件、平板电脑、笔记本电脑等高散热需求随身电子设备中去。
但是目前，高温烧结过的石墨烯膜里面封闭了很多的的气体，在高压压制的过程中，封闭的气孔不能在滚压过程中被排除膜外，导致石墨烯膜不能连续的大规模的生产。另外，直接的高压过程会使得石墨烯片层产生很多的褶皱，降低石墨烯膜的导热导电性能，同时降低石墨烯膜的密度。本专利通过高温热压的方法，调控气泡产生，进以调节褶皱的密度，并最终达到调控热学，电学以及机械性能的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低褶皱密度石墨烯膜及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种低褶皱密度石墨烯膜，该高柔性石墨烯膜的密度为2-2.2g/cm3，由平面取向的平均尺寸在50μm的石墨烯片通过ππ共轭作用相互搭接而成。石墨烯片层褶皱密度为50-300mm/mm2，且石墨烯片的缺陷极少，其id/tg＜0.01。
一种低褶皱密度石墨烯膜的制备方法，包含如下步骤：
(1)将平均尺寸大于50μm的氧化石墨烯配制成浓度为6～30mg/ml氧化石墨烯水溶液，溶液成膜后自然晾干，然后用还原剂进行还原；
(2)将还原后的石墨烯薄膜在以0.1-5℃/min的速率升温到200-400℃，保温0.5-2h并自然降温。
(3)将上述石墨烯膜在惰性气体保护下以1-10℃/min的速率升温到2400-3000℃，保温0.5h-8；整个过程中施加压力5-60mpa。
(4)自然降温后，将石墨烯薄膜在高压下(200-300mpa)辊压压制即可得低褶皱导热石墨烯膜，其中两个辊系的速度比为1.05:1。
进一步地，所述的还原剂包含维生素c、抗坏血酸、碘化氢。
本发明通过使用高温处理的方式，完美修复石墨烯缺陷，并使得内部缺陷降到最低，形成完美的大共轭结构，保证了石墨烯导热通路的畅通；进一步的，在高温退火过程中，调控微气囊的生长过程，进而调节石墨烯膜内部褶皱的数量，最终通过褶皱调节石墨烯膜的热学、电学、力学性能。
附图说明
图1为不同压力下石墨烯膜表面褶皱情况。
图2为不同压力下石墨烯膜的拉伸曲线。
具体实施方式
通过大量实验证明，石墨烯膜上所承受的压力越高，石墨烯片取向度越高，导热导电越好，成线性关系。然而，在高压力下制备的石墨烯膜，石墨烯膜褶皱数量少，展开程度比较低，在一定的拉伸率之后，褶皱不再展开，此时整个膜均匀受力，呈现出应力硬化的现象。在低压力下制备的石墨烯膜，石墨烯膜的微褶皱逐渐拉伸展开，此过程一直持续到石墨烯膜在应力集中下损坏。本发明最后确定将石墨烯薄膜在5-60mpa进行热处理，然后在200-300mpa的压力下辊压压制，得到导电导热性好，且力学性能优异的石墨烯膜。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。本实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改变和调整，均属于本发明的保护范围。
实施例1：
(1)将平均尺寸大于50μm的氧化石墨烯配制成浓度为6mg/ml氧化石墨烯水溶液，溶液成膜后自然晾干，然后用还原剂进行还原；
(2)将还原后的石墨烯薄膜在以5℃/min的速率升温到400度，保温2h并自然降温。
(3)将上述石墨烯膜在惰性气体保护下以1℃/min的速率升温到2400℃，保温0.5h；整个过程中施加压力5mpa。
(5)自然降温后，将石墨烯薄膜在高压下(200mpa)滚压压制即可得低褶皱导热石墨烯膜，两个辊系的速度比为1.05:1。
所制备的石墨烯膜密度为2-2.2g/cm3，id/tg＜0.01，褶皱密度为294mm/mm2，断裂伸长率13.6％，强度57mpa，可耐反复弯折600次以上，导电率为9300s/cm，热导率为1698w/mk。
实施例2：
(1)将平均尺寸大于50μm的氧化石墨烯配制成浓度为16mg/ml氧化石墨烯水溶液，溶液成膜后自然晾干，然后用还原剂进行还原；
(2)将还原后的石墨烯薄膜在以1℃/min的速率升温到350度，保温1h并自然降温。
(3)将上述石墨烯膜在惰性气体保护下以5℃/min的速率升温到3000℃，保温0.5h；整个过程中施加压力15mpa。
(5)自然降温后，将石墨烯薄膜在高压下(250mpa)滚压压制即可得低褶皱导热石墨烯膜，两个辊系的速度比为1.05:1。
所制备的石墨烯膜密度为2-2.2g/cm3，id/tg＜0.01，褶皱密度为189mm/mm2，断裂伸长率10.5％，强度64mpa，可耐反复弯折600次以上，导电率为8920s/cm，热导率为1722w/mk。
实施例3：
(1)将平均尺寸大于50μm的氧化石墨烯配制成浓度为30mg/ml氧化石墨烯水溶液，溶液成膜后自然晾干，然后用还原剂进行还原；
(2)将还原后的石墨烯薄膜在以0.1℃/min的速率升温到300度，保温2h并自然降温。
(3)将上述石墨烯膜在惰性气体保护下以10℃/min的速率升温到3000℃，保温0.5h；整个过程中施加压力40mpa。
(5)自然降温后，将石墨烯薄膜在高压下(300mpa)滚压压制即可得低褶皱导热石墨烯膜，两个辊系的速度比为1.05:1。
所制备的石墨烯膜密度为2-2.2g/cm3，id/tg＜0.01，褶皱密度为115mm/mm2，断裂伸长率7％，强度93mpa，可耐反复弯折600次以上，导电率为8600s/cm，热导率为1784w/mk。
实施例4：
(1)将平均尺寸大于50μm的氧化石墨烯配制成浓度为30mg/ml氧化石墨烯水溶液，溶液成膜后自然晾干，然后用还原剂进行还原；
(2)将还原后的石墨烯薄膜在以0.1℃/min的速率升温到200度，保温2h并自然降温。
(3)将上述石墨烯膜在惰性气体保护下以8℃/min的速率升温到3000℃，保温0.5h；整个过程中施加压力60mpa。
(5)自然降温后，将石墨烯薄膜在高压下(300mpa)滚压压制即可得低褶皱导热石墨烯膜，两个辊系的速度比为1.05:1。
所制备的石墨烯膜度为2-2.2g/cm3，id/tg＜0.01，褶皱密度为52-300mm/mm2，断裂伸长率11.4％，强度71mpa，可耐反复弯折600次以上，导电率为9100s/cm，热导率为1626w/mk。