石墨烯導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料

宛朋

摘 要：本文統(tǒng)計(jì)了石墨烯導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的專利文獻(xiàn)，并分析了專利申請(qǐng)的分布情況，進(jìn)而梳理了復(fù)合材料的制備以及應(yīng)用，并總結(jié)了重要申請(qǐng)人的專利技術(shù)發(fā)展路線，以期對(duì)該領(lǐng)域提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：石墨烯;導(dǎo)電聚合物;專利申請(qǐng)

石墨烯具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和透光性。[1]導(dǎo)電聚合物是顯示半導(dǎo)體甚至導(dǎo)體性質(zhì)的聚合物，其在金屬防腐、電磁屏蔽、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用具有巨大的潛力。[2]將兩種材料復(fù)合可實(shí)現(xiàn)材料的性能互補(bǔ)、克服加工與應(yīng)用帶來(lái)的不便。

1 重要申請(qǐng)人分布

從圖1中可看出，申請(qǐng)人主要為各大學(xué)、科研院所，公司占的比例相對(duì)較少。

2 制備方法分布

從圖2可知復(fù)合材料的制備方法采用原位聚合法、電化學(xué)聚合、界面聚合、自組裝、溶液共混法、模板法、噴墨打印。其中主要采用原位聚合法，其次為電化學(xué)聚合、自組裝。

3 應(yīng)用領(lǐng)域分布

由圖3可知用于電極的占比遠(yuǎn)高于其他領(lǐng)域占比之和，其次為吸附材料、防腐涂料、催化劑等。

4 重要申請(qǐng)人技術(shù)發(fā)展路線

從前述分析可知，申請(qǐng)量排名第一的申請(qǐng)人為海洋王照明科技股份有限公司、電子科技大學(xué)，下面對(duì)兩者的專利申請(qǐng)進(jìn)行分析，以期對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展路線能有一定的把握。

由圖4可知，從2010年開(kāi)始，海洋王照明科技公司最初通過(guò)加入改性石墨烯，然后加入導(dǎo)電聚合物單體原位聚合生成石墨烯導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料，用于超級(jí)電容器。

海洋王照明科技股份有限公司專利的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為首先對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行官能化改性原位聚合，隨后選擇性能較優(yōu)異的聚噻吩作為基體，最后選擇不同的制備方法或采用摻雜硫或碳納米管以提高復(fù)合材料的電容量。

電子科技大學(xué)對(duì)石墨烯導(dǎo)電聚合物的研究主要在于導(dǎo)電薄膜上，其關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題在于克服穩(wěn)定性差、工藝復(fù)雜以及薄膜可控性等方面。

由圖5可知，電子科技大學(xué)主要研究復(fù)合材料的制備方法以獲得較好的薄膜性，其中主要克服制備工藝復(fù)雜、薄膜穩(wěn)定性和厚度可控性差等問(wèn)題，而結(jié)合多種制備工藝的優(yōu)點(diǎn)采用摻雜方法可獲得較好的薄膜性能，并在制備過(guò)程中引入導(dǎo)電離子鹽提高薄膜純度，雜質(zhì)殘留少。

5 結(jié)語(yǔ)

因此，為獲得石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料仍需克服材料制備工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差以及厚度可控性差等問(wèn)題。需要進(jìn)一步改進(jìn)工藝才可獲得性能較好的復(fù)合材料。另外，國(guó)內(nèi)企業(yè)和高校應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)合作，加快推進(jìn)該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，盡快實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域在高附加值領(lǐng)域的商業(yè)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]Novoselov K S，Geim A K，Morozov S V，Jiang D，Zhang Y，Dubonos S V，Grigorieva I V，F(xiàn)irsov A A.Science，2004，306：666-669.

[2]McQuade D T，Pullen A E，Swager T M，Chem Rev，2000，100：2537-2574.