银掺杂石墨烯薄膜的制备及其导热性能的研究(6)
1.4.4 电化学还原法
这种方法工作的原理是，通过改变外部电能来调节材料的内部电子状态，从而有规律的对材料进行修饰和还原。Liu等[24]通过电化学的方法制备了石墨烯，具体操作过程是首先将两个高纯度的石墨棒平行插入离子液体水溶液中，电压设置在10-20V之间，反应30min后阳极石墨棒被腐蚀，在阴极处阳离子被还原形成自由基，石墨烯片中的π电子与其相结合，之后用无水乙醇洗涤黑色沉淀物，在干燥箱中干燥2h即可得到石墨烯。
此方法虽然制备出了功能化的石墨烯，但是所制备的石墨烯非单层厚度。相继众多科研人员尝试利用电化学还原法制备石墨烯，方法在不断的改进，此方法得到的石墨烯低于化学还原发制得的石墨烯中C和O的原子比值，受到广泛关注。
1.4.5 化学气相沉积法
化学气相沉积法提供了一种制备石墨烯的有效方法，是近几十年发展起来的一种新方法。该方法主要是以Ni、Ru等过渡金属为基体[25]，传统的化学气相沉积法是，它是将平面基底置于高温可分解的碳氢化合物气体中，加热催化碳氢化合物裂解，然后通过高温退火在基底表面沉积形成石墨烯，最后将金属基底用化学腐蚀法去除即可得到石墨烯片。一般选用Ni作为基底，而最近的研究表明，Cu比Ni更具有优势[26]。此方法可获得大面积石墨烯薄膜，适于广泛应用。
1.4.6 电弧放电法
电弧放电法也是制备纳米碳材料的典型方法，因其独特的效果而被广泛应用。Subrahmanyam等[27]以氦气和氢气的混合气体为缓冲气体，两个电极石墨间形成等离子电弧，随着放电的进行，阳极石墨不断消耗，阴极上沉积碳，实现了石墨烯的制备。该方法中氢气起了关键作用，使石墨烯卷曲或闭合生成碳纳米管可能性变小。但该方法成本较高，且存在一定的危险性，不提倡经常使用。
石墨烯的制备方法还有很多，诸如：微波法[28]、溶剂热法[29]、有机合成法[30]等。
上述几种制备方法中，机械剥离法制备石墨烯的产率较低，不适合规模化生产。而采用化学还原氧化石墨制备石墨烯则被普遍运用。事实上，在制备氧化石墨过程中较容易造成石墨结构有缺陷，可能影响石墨烯的导电性及其应用。因此，本文在化学还原氧化石墨烯的典型制备方法基础上加以改进，以达到减少缺陷产生的可能。
1.5 石墨烯复合材料的导热性
当相互接触的物体之间或物体内部不同部分存在温差时，热量将从高温区流向低温区，这一过程称为热传导。对于无机非金属材料而言，热量的传导主要靠晶格或晶体点阵的振动来实现。在热量传递时，碳材料中起导热作用的物质(载流子)主要有自由电子、晶格振动(声子)、光子等，整个材料的热导率由这些不同载流子之间共同配合、协同作用而决定川。声子的作用方式主要有两种:声子与声子的相互作用;声子与缺陷、界面的相互作用。温度越高，声子数目越多。在传递热量时，固体晶格的热端声子数多，而冷端的声子数少，声子按一定的浓度梯度从热端向冷端扩散，通过原子的相互作用就会有热振动的能量由热端连续传递到冷端。碳材料的热导率K用Debey公式表示如下:
K=1/3CvL
式中：C为单位体积的热容;v为声子的传播速度(即在固体中的音速)；L为声子的平均自由程，即声子在两次碰撞之间走过的平均距离。
在室温下热导率K主要与材料的微观结构（如晶粒的发育程度、平均晶粒尺寸、杂质、裂纹和孔隙等缺陷）有关[31]，也取决于平均自由程L的大小，而L的大小与声子的碰撞和散射有关。碳材料中由于在不同方向上相邻的碳原子间距不同，导致声子的碰撞过程不同，原子间距越大热阻越大，热导率也越低，因此大多碳材料的导热性能在宏观上表现为各向异性。
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