眾所周知，石墨烯是由單個(gè)碳原子組成的蜂窩狀二維材料，具有低的密度和優(yōu)異的熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，其理論熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率分別高達(dá)5300W/mK和6000S/cm。在大型機(jī)械、移動(dòng)電子等設(shè)備的熱管理方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。然而，用石墨烯制備的宏觀薄膜材料其熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于單個(gè)石墨烯片的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率，主要是由于制備的石墨烯片本身的缺陷多和石墨烯片之間的接觸電阻和界面熱阻大。

最近，北京特種航天大學(xué)的王建鋒老師和朱英教授利用機(jī)械剝離的方法，將石墨在有機(jī)溶劑里高效快速剝離，制備了大體積高濃度無面缺陷的寡層石墨烯分散液，經(jīng)過真空抽濾成膜，隨后熱處理提高其石墨化晶粒尺寸，接著機(jī)械壓縮增加致密度，最終其熱導(dǎo)率高達(dá)1529W/mK，電導(dǎo)率高達(dá)2231S/cm，好于化學(xué)氧化-還原-熱處理的石墨烯膜，其熱導(dǎo)率明顯高于各種金屬。

▲制備過程

▲a)液相剝離的石墨烯分散液的光學(xué)照片（濃度是2.6mg/mL）；b)剝離石墨烯的TEM照片。c)剝離石墨烯邊緣的電子衍射圖；d)石墨烯分散液（0.2mg/mL）隨時(shí)間的吸光度圖譜，表明4天后石墨烯分散液的吸光度基本沒有變化。插圖表明石墨烯分散液具有Tyndall效應(yīng)。e)原始石墨和剝離石墨拉曼光譜的2D峰圖譜；f)利用TEM表征剝離石墨烯的尺寸分布圖；g)原始石墨和剝離石墨的拉曼光譜譜圖的比較；h)拉曼表征D峰（1346cm-1）的強(qiáng)度隨著離心力的變化而變化；i)D峰與G峰強(qiáng)度（ID/IG）的比值與剝離石墨烯尺寸大小的倒數(shù)（1/L）呈線性關(guān)系（紅的點(diǎn)對(duì)應(yīng)著原始石墨）。

此種方法與傳統(tǒng)的氧化石墨的方法相比較，具有很明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的氧化石墨的方法制備過程使用大量的酸性以及強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成了污染。同時(shí)強(qiáng)的氧化劑使得石墨烯的平面產(chǎn)生缺陷，使得電子和聲子在石墨烯表面?zhèn)鬏敭a(chǎn)生散射，從而影響石墨烯的電學(xué)和熱學(xué)的性質(zhì)。這里采用的液相剝離的方法可以批量的制備高品質(zhì)的石墨烯分散液，利用真空抽濾法制備的石墨烯薄膜，具有抽濾速度快，NMP可以有效的回收利用等特點(diǎn)，從而避免了環(huán)境的污染，降低了生產(chǎn)的成本，從而有望制備環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的石墨烯導(dǎo)熱薄膜，使其有望應(yīng)用于大型設(shè)備、移動(dòng)電子設(shè)備的熱消散。

▲a，b)高溫-壓縮石墨烯薄膜的SEM照片；c)過濾石墨烯紙和高溫-壓縮石墨烯紙的偏振拉曼光譜；d)1：銅片、2：過濾石墨烯膜、3：高溫-圧縮石墨烯膜的熱成像圖片。e)高溫-壓縮石墨烯紙與氧化石墨烯以及金屬導(dǎo)熱率、導(dǎo)電率的比較。