热膜具有超高的加热速率和降溫速率，超高的溫度响应，且工作电压较低，可W用于人 体，作为人体发热布使用，且由于可拉升性能（单根的断裂伸长率达到150%)，在拉升状态 下，仍旧可W保持良好的电热性能，可适应人体活动，如肌肉拉伸等。
[0028] 所述步骤（1)中的氧化石墨締膜可通过真空抽滤法，旋涂法或者喷涂法等方法中 的一种制备得到。
[0029] 下面结合实施例对本方面作进一步说明。
[0030] 实施例1:本发明一种超级可拉伸的高导电的石墨締纤维的制备方法，步骤如下： [0031 ] (1)通过天然石墨化学氧化剥离法获得氧化石墨締，制备厚度为0.8~50WI1的氧化 石墨締膜；
[0032] (2)把步骤1制备的厚度为0.8~50WI1的氧化石墨締膜，按照表1~表3所示的方式 进行热处理，得到石墨締膜。
[0033] (3)将步骤2处理后的石墨締膜裁剪成石墨締条，将石墨締条一端固定，另一端与 转速为260转/min的转子相连，沿径向卷绕3min后(一端固定，另一端在转子带动下不断转 动，类似于磋麻绳，如图2所示），不同热处理方式得到的各个产物的电学性能见表1~表3。
[0034] 其中步骤（1)中的氧化石墨締膜可通过真空抽滤法，旋涂法或者喷涂法等方法中 的一种制备得到。
[0035] 表 1
[0036]
[0037] 表 2
[00；3 引
[0041] 从表1~表3中可W看出，本材料的拉伸电热性能主要由内部氧化石墨締片结构修 复情况，即官能团的脱落W及高溫下碳共辆结构的修复决定。
[0042] 表1中，通过比较A1\B1\C1\D1\E1，A1的溫度过低，不足W除去大部分易降解的官 能团，导致第二步高溫过程中气体大量快速产生，在高溫下撕裂片层结构;E1溫度过高，产 生气体过快，会大量撕裂材料内部结构，两者都会使得材料力学性能和电学性能变差。唯有 在B1、C1、D1溫度下，官能团会缓慢并彻底清除，W保障材料具有高效的拉伸电热响应性能。 通过比较C1\F1\G1\H1，F1升溫速率过低，气体释放过于缓慢;HI升溫过程过快，气体释放过 快，撕裂材料内部结构，不利于形成传输通道。通过比较C1\I1\J1\K1\L1\M1，I1保溫时间过 短，不能保证大部分官能团的降解，使得材料导电性能变差;Ml保溫过程过长，会吸收炉子 里面的焦油，不利于性能的提升。扣、1(1、1^、11由于避免了^中不利的情况，性能得到了很 大的提局。
[0043] 表2中，通过比较A2\B2\C2\D2\E2，A2升溫速率过低，严重影响断裂伸长率和电热 性能。E2升溫速度过高，会撕裂石墨締层间结构，使得性能变差。唯有B2、C2、D2的升溫速度 下，才会有才能既保证结构又保证石墨締的导电性。通过比较C2\F2\G2\H2，F2溫度过低，使 得稳定的官能团不能充分脱离，在后续石墨化的过程中容易过渡释放气体，破坏内部结构； 通过比较C2\I2\J2\K2\L2\M2，I2保溫时间过短，稳定的官能团不能充分脱落;M2时间过长， 石墨締膜容易吸附焦油，不利于石墨締膜性能的提升;而〔2^2、1(2、12条件下既可^保证稳 定官能团的充分脱落，又能避免焦油的困扰。
[0044] 表3中，通过比较A3\B3\C3\D3\E3，A3升溫速率过低，最稳定官能团脱落的过慢，不 利于导电网络的形成，从而影响石墨締材料的电热性能;E3升溫过程过快，气体释放W及高 溫膨胀过快，容易破坏结构。只有B3、C3、D3的情况下，导电网络的石墨締膜才能稳定的形 成，石墨締上的结构才能缓慢的修复。通过比较C3\F3\G3\H3\I3，F3终点溫度过低，石墨締 结构修复不够完善，所W力学和电学性能都很差；13终点溫度过高，石墨締会被汽化掉;C3、 G3、H3的溫度下才能既保证石墨締结构的修复，又不会被汽化掉。通过比较C3\J3\K3\L3\ M3, J3保溫时间过低，石墨締结构不能充分修复，M3保溫时间过长，也会使得吸附炉体里的 焦油，影响石墨締材料的性能。
【主权项】
1. 一种超级可拉伸的石墨烯电热膜，其特征在于，所述电热膜由石墨烯电热纤维编织 而成，所述石墨烯电热纤维具有由石墨烯纳米片组成的双阿基米德螺旋结构，片层间距为 0.3~0.35腹，纤维的碳氧比为52.66~98，导电率为0.8-2.36\1063/!11，断裂伸长率为 30 %-220 %。2. -种超级可拉伸的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，它的步骤如下： (1) 制备厚度为0.8~50μηι的氧化石墨稀月旲； (2) 以0.1-rC/min的速率升温到500-800°C，保温0.5-2h，再以l-3°C/min的速率升温 至lj 1000-1300 °C，保温0.5-3h，然后以 5-8 °C/min的速率升温到2000-3000 °C，保温0.5-4h; (3) 将步骤3热处理后的石墨烯膜裁剪成石墨烯条，将石墨烯条一端固定，另一端与转 速为250-300转/min的转子相连，沿径向卷绕1~5min后，得到快速响应的石墨稀纤维； (4) 将步骤3得到的超快电热响应的石墨烯纤维编织成电热膜。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1)中的氧化石墨烯膜是将氧化 石墨烯的水溶液通过真空抽滤法，旋涂法，喷涂法等方法中的一种制备得到。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯通过天然石墨化学氧化剥 尚法获得。
【专利摘要】本发明公开了一种超级可拉伸的石墨烯电热膜及其制备方法。所述电热膜由具有螺旋结构的石墨烯纤维编织而成，该纤维不仅具有超高的断裂伸长率，且在安全电压0.5V-5V下实现对高温30℃-420℃的快速响应，制备方法简单，具体为：将氧化石墨烯膜化学还原后于500-3000℃高温炉中热处理得到石墨烯膜，再均匀卷绕后，得到石墨烯纤维。将石墨烯纤维编织后即得到石墨烯电热膜。石墨烯电热膜具有超高的加热速率和降温速率，超高的温度响应，且工作电压较低，可以用于人体，作为人体发热布使用，且由于可拉升性能，在使用过程中能适应人体活动，如肌肉拉伸等，因此可以作为智能电热材料广泛应用。
【IPC分类】D01F9/12, H05B3/34, H05B3/14
【公开号】CN105657877
【申请号】
【发明人】高超, 王冉, 刘英军, 赵晓莉
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月25日