(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210856992.2 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 嘉兴学院 地址 314001 浙江省嘉兴 市秀洲区康和路 1288号光伏科创园2号楼 (72)发明人 江悦　徐之光　罗州　 (74)专利代理 机构 北京五月天专利商标代理有 限公司 1 1294 专利代理师 朱成蓉 (51)Int.Cl. C08L 83/07(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/08(2006.01) C08J 5/18(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种二维石墨烯/液态金属/PDMS复合膜及 其制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种二维石墨烯/液态金属 (GaIn)/PDMS复合膜及其制 备方法和应用， 所述 复合膜以具有折返型蝴蝶结状结构的光敏树脂 骨架为模板， 以3D打印技术为模板制备工艺， 待 模板制备成型后， 向其中均匀填充聚二甲基硅氧 烷树脂(PDMS)， 待PDMS于室温固化后， 将光敏树 脂骨架与 PDMS分离， 得到 具有折返型蝴蝶结状结 构的柔性可拉伸的PDMS膜； 之后向PDMS膜中填充 石墨烯、 氧化石墨烯和液态金属(GaIn)， 得到折 返型蝴蝶结状可拉伸柔性二维石墨烯/液态金属 (GaIn)/PDMS复合膜 。 本发明提供的石墨烯 /液态 金属(GaIn)/PDMS复合膜呈现折 返型蝴蝶结状 结 构， 具有有效导通网络和独特的石墨烯二维拉胀 结构， 在较低石墨烯和液态金属含量下， 表现出 优异的导热导电性能和拉伸回弹稳定性， 可以应 用于柔性散热器件。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114940829 A 2022.08.26 CN 114940829 A 1.一种二维石墨烯/液态金属(GaIn)/PDMS复合膜， 其特征在于， 包含柔性PDMS基体和 浇筑到其上的石墨烯分散液与液态金属。 2.根据权利 要求1所述的复合膜， 其特征在于， 所述的柔性PDMS基体为使用3D 打印技术 打印出具有折返型蝴蝶结状结构的光敏树脂骨架， 向骨架中滴加PDMS预聚物A组分和固化 剂B组分的混合溶液， 室温固化后脱模得到； 更优选的， 所述的A组分为具有乙烯基封端聚二 甲基硅氧烷预聚体和铂催化剂， B组分为固化剂， 成分为氢化物封端聚 （二甲基硅氧烷） ， 且 A、 B组分的混合质量比或体积比为1:4 ‑4:1； 最优选的， A、 B组分的混合质量比或体积比为1: 1。 3.根据权利要求2所述的复合膜， 其特征在于， 所述的具有乙烯基封端聚二甲基硅氧烷 与氢化物封端聚 （二甲基硅氧烷） 在铂的催化下发生反应， 乙烯基双键打开， 形成新的硅碳 键， 进而形成交联网络结构， 最终得到聚二甲基硅氧烷(P DMS)树脂 。 4.根据权利要求1所述的复合膜， 其特征在于， 石墨烯分散液为在氧化石墨烯水溶液加 入石墨烯微片得到； 优选的， 氧化石墨烯分散液浓度为10mg/ml， 石墨烯与氧化石墨烯质量 比为10:1。 5.根据权利要求1所述的复合膜， 其特征在于， 将石墨烯/液态金属(GaIn)共混溶液均 匀浇筑到柔性PDMS基体的蝴 蝶结状凹槽中； 优选的， 石墨烯分散液与液态金属(GaIn)质量 比为1:1； 更优选的， 液态金属(GaI n)的组成为： Ga:75.5wt.% I n:24.5wt.%， 熔点 为16℃。 6.根据权利 要求1所述的复合膜， 其特征在于， 用PDMS预聚物A组分和固化剂B组分的混 合溶液对 添加石墨烯和液态金属(GaIn)的柔性PDMS进行封装， 得到折返型蝴蝶结状可拉伸 柔性二维石墨烯/液态金属(GaIn)/PDMS复合膜； 优选的， 所述的A组分为具有乙烯基封端聚 二甲基硅氧烷和铂催化剂， B组分为氢化物封端 聚 （二甲基硅氧烷） ， 且A、 B 组分的混合质量 比或体积比为1:4 ‑4:1； 最优选的， A、 B组分的混合质量比或体积比为1: 1。 7.根据权利要求2所述的复合膜， 其特征在于， 所述的光敏树脂骨架尺寸为10mm*10mm* 2mm和10mm*10mm*10mm； 所述折返型蝴蝶结状柔性PDMS基体膜中单个蝴蝶结的对称斜边长 度为1.582mm， 蝴蝶结中呈 “八”字型的夹角为120 °多个蝴蝶结状结构依次排列， 共同构成了 导热通道。 8.一种折返型蝴蝶结状可拉伸柔性石 墨烯/液态金属(GaIn)/PDMS复合膜的制备方法， 其特征在于， 具体包括以下步骤： （1） Hummers法制备氧化石墨烯： 将石墨、 硝酸钠、 高锰酸钾混合， 加入硫酸， 充分搅拌5~ 8小时， 并保持反应温度为35~60 oC， 反应结束后加入去离子水， 升高温度到85~95 oC， 保持 10‑15 分钟， 待溶液冷却至室温后添加双氧水和去离子水， 经过三次水洗， 取出产物进 行冷 冻干燥， 得到氧化石墨烯； （2） 制备石墨烯分散液： 先将0.1g步骤 （1） 中所得的氧化石墨烯分散在10 ml去离子水 中配制成 10 mg/ml的氧化石墨烯水溶液， 再加入1 g石墨烯微片， 并使用尖端超声进行分 散30 min， 得到性状稳定且分散均匀的石墨烯分散液； （3） 制备PDMS基体膜： 首先， 根据导热测试和力学测试的不同样品所需的厚度要求， 用 3D打印机分别制备了大小分别为10 mm*10 mm*2 mm 和10 mm*10 mm*10mm 不同尺寸的具 有蝴蝶结状结构的光敏树脂骨架； 其次， 按1:1质量比或体积比配制A组分为具有乙烯基封 端聚二甲基硅氧烷和铂催化剂及B组分为氢化物封端聚 （二甲基硅氧烷） 固化剂的混合液，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114940829 A 2并将其均匀浇注到光敏树脂骨架的蝴蝶结状凹槽中， 室温固化后脱模得到具有二 维折返型 蝴蝶结状结构的P DMS基体膜 （如图2所示） ； （4） 将步骤 （2） 得到 的石墨烯分散液均匀浇注到步骤 （3） 得到 的PDMS基体膜中， 然后借 助真空烘 箱去除掉石墨烯分散液中的水分， 使 石墨烯均匀分散 到PDMS基体膜内； （5） 液态金属(GaIn)的浇注： 用注射器将液态金属(GaIn)均匀注入到步骤 （4） 的PDMS基 体膜中； （6） 按1:4 ‑4:1质量比或体积比配制A组分为具有乙烯基封端聚二甲基硅氧烷和铂 催化 剂及B组分为氢化物封端聚 （二甲基硅氧烷） 固化剂的混合溶液， 将该溶液浇注到步骤 （5） 中 添加好石墨烯和液态金属(GaIn)的PD MS基体膜表 面， 用以封装石墨烯和液态金属防止石墨 烯和液态金属发生泄漏， 室温下固化4~6h， 冷冻干燥去除残 余水分， 最 终得到折返型蝴蝶结 状可拉伸柔 性二维石墨烯/液态金属(GaI n) /PDMS复合膜。 9.根据权利 要求8所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中， 石墨、 硝酸钠、 高锰酸钾的 质量配比为1:1:3； 步骤 （3） 中， 聚二甲基硅氧烷(PDMS)树脂基体A、 B组分的质量比或体积比 优选为1:1； 步骤 （4） 和 （5） 中， 所浇注的石墨烯分散液与液态金属的质量配比为1:1， 液态金 属为熔点 为16℃的GaI n， 其中镓含量占75.5wt.%， 铟含量占24.5wt.%  。 10.根据权利要求1 ‑7中任一项所述的复合膜或是权利要求8 ‑9中任一项所述的制备方 法制备得到的复合膜作为 导热封装材 料在5G通讯 设备和高功率电子设备中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114940829 A 3