一种具有集热功能的石墨薄膜的制作方法

本发明涉及石墨新材料技术领域，具体涉及一种具有集热功能的石墨薄膜。

背景技术：

作为一种新型功能性碳素材料，膨胀石墨(expandedgraphite，简称eg)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。eg除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还具有天然石墨所没有的柔软、压缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。膨胀石墨遇高温可瞬间体积膨胀150~300倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。

石墨烯（graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氦原子）也无法穿透。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命，这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能产品组件。

现有平板式太阳能集热器中的吸热板所用材料有：铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等材料，通过喷涂、化学、电化学、真空蒸发、磁控溅射等方法工艺在吸热板上增加涂层，来增强吸热板的导热性。这种方法带来了一系列的问题：热损失严重，导热效率低、增加成本、工艺过程污染环境、耗费人力。

针对现在的太阳能集热装置热能利用率不高的缺点，目前也有通过石墨烯材料对其进行改进，开发出了基于石墨烯的太阳能集热装置来提高它的性能，但通常也是采用在载体表面喷涂石墨烯涂层的方式，这样又会造成对环境的污染以及导热效率仍然不理想的问题。

技术实现要素：

本发明克服现有技术的不足，目的在于提供一种具有集热功能的石墨薄膜，采用所述的石墨薄膜代替传统的吸热板，和待加热物质直接接触，增强了导热效率，省去了传统吸热板繁琐的加工工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种具有集热功能的石墨薄膜，包括以下重量份的原料：膨胀石墨80-90份、氮化硼5-10份、碳化硅5-10份，将上述的三种原料混合均匀后经过压制而成。

优选的，包括以下重量份的原料：膨胀石墨80份、氮化硼10份、碳化硅10份。

更优的，所述的石墨薄膜还包括重量份为5-35份的石墨烯。

优选的，所述的膨胀石墨的粒度为300-400目，纳米级氮化硼，纳米级碳化硅。

所述的石墨薄膜可作为吸热板应用于太阳能集热装置。

膨胀石墨具有极强的耐压性、柔韧性、可塑性和自润滑性，极强的抗老化、抗扭曲的特性；无毒、不含任何致癌物，对环境没有危害，通过在膨胀石墨中加入碳化硅与氮化硼，进过物理压制作用，二者进入膨胀石墨的层间空隙，并与碳网平面形成层间化合物。这种层间化合物与炭素结合的同时又保持了膨胀石墨的这种层状结构，从而产生高于膨胀石墨自身的的新性能。在有太阳光或其它热能辐射的条件下，层间化合物将产生一种沿石墨层间c轴方向的推力，在这个推力的作用下石墨层间被推开，从而使膨胀石墨粒子沿c轴方向膨胀，吸收更多的热能和辐射能。而又由于其安全无毒，且性能稳定，可塑性强，可以直接与被加热介质接触，减少热量传递过程中的损失。添加的石墨烯可以提高石墨薄膜的硬度，延长其使用寿命，同时可以进一步提高石墨薄膜的集热性能。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果。

本发明所述的具有集热功能的石墨薄膜可以直接作为吸热板应用于太阳能或其它热能吸收装置中，可以与吸热介质直接接触，与传统吸热板相比，减少了热量的损失，增强了热传导的效率，同时简化了传统吸热板复杂的加工流程，节省了大量的人力物力，避免了传统吸热板喷涂过程中带来的环境污染问题。与传统的吸热板或者吸热涂层相比，热能吸收率提高，且热损失率下降。

附图说明

图1为使用了本发明石墨薄膜的太阳能集热装置的结构示意图。

图2为图1中太阳能集热装置的纵截面示意图。

其中，1为底板，2为侧板，3为保温层，4为内胆，5为透明盖板，6为进水管，7为出水管，8为排水管，9为高导热石墨薄膜，10为支撑架，11为防护罩。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例1

称取膨胀石墨80kg、氮化硼8kg、碳化硅10kg，其中，膨胀石墨为300目，将上述的三种原料混合均匀后经过机械压制成膜状，制成石墨薄膜。

将上述石墨薄膜应用于太阳能集热装置中，如图1-2所示，包括底板1、保温层3、侧板2、内胆4、透明盖板5，底板1上固定有两个u型的支撑架10，底板1与侧板2相连接固定形成凹槽，凹槽内壁设置有陶瓷纤维材质的保温层3，支撑架10上固定有内胆4，内胆4朝上的表面为高导热石墨薄膜9，内胆4的侧面与底面为不锈钢材质，高导热石墨薄膜9与内胆4的侧面通过玻璃胶相粘结。在高导热石墨薄膜9上设置有钢化玻璃材质的透明盖板5，内胆4通过进水管6、出水管7、排水管8与侧板2的外部相连通，所有与内胆4连接的水管，焊缝都为满焊，防止漏水。透明盖板5的边缘与侧板2设置有镀锌板材质的防护罩11，防护罩11由上而下扣在透明盖板5边缘，并与侧板2固定在一起。

实施例2

称取：膨胀石墨85kg、氮化硼8kg、碳化硅8kg，其中，膨胀石墨为400目，将上述的三种原料混合均匀后经过机械压制成膜状，制成石墨薄膜。

实施例3

称取：膨胀石墨90kg、氮化硼5kg、碳化硅5kg，石墨烯20kg，其中，膨胀石墨为350目，将上述的三种原料混合均匀后经过机械压制成膜状，制成石墨薄膜。

实施例4

称取：膨胀石墨80kg、氮化硼10kg、碳化硅10kg，石墨烯35kg，其中，膨胀石墨为350目，将上述的三种原料混合均匀后经过机械压制成膜状，制成石墨薄膜。

实施例5

称取：膨胀石墨85kg、氮化硼8kg、碳化硅8kg，石墨烯5kg其中，膨胀石墨为400目，将上述的三种原料混合均匀后经过机械压制成膜状，制成石墨薄膜。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种具有集热功能的石墨薄膜，涉及石墨新材料技术领域；所述的石墨薄膜包括以下重量份的原料：膨胀石墨80‑90份、氮化硼5‑10份、碳化硅5‑10份，将上述的三种原料混合均匀后经过压制而成；本发明所述的具有集热功能的石墨薄膜可以直接作为吸热板应用于太阳能装置中，可与吸热介质直接接触，减少热量损失，增强热传导效率，简化传统吸热板复杂的加工流程，避免了传统吸热板喷涂过程中带来的环境污染问题；与传统的吸热板或者吸热涂层相比，热能吸收率提高，且热损失率下降。

技术研发人员：孙宁志
受保护的技术使用者：山西臣功新能源科技有限公司
技术研发日：2018.05.03
技术公布日：2018.12.14