石墨烯剥离系统及石墨烯剥离方法与流程

1.本发明涉及石墨烯生产设备技术领域，特别涉及一种石墨烯剥离系统及石墨烯剥离方法。

背景技术：

2.石墨烯是世界上首次被成功制备的二维材料，仅有一层碳原子厚度的六边形蜂巢状结构。自胶带法成功剥离单层石墨烯以来，石墨烯被赋予万能材料之名，随之在科学界、工业界开展了石墨烯相关研究和应用工作。

3.目前，胶带法仍是剥离石墨烯的最优方案，可得到高质量的单层石墨烯薄膜。但石墨薄层所包含的石墨烯层数量巨大，单一0.05mm-0.1mm的鳞片石墨包含105数量级的石墨烯层，利用手工剥离方法，仅能得到部分极少量单层石墨烯，难以工业化应用。

技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种石墨烯剥离系统及石墨烯剥离方法，旨在解决现有技术中石墨烯剥离效率较低的技术问题。

5.为实现上述目的，本发明提出一种石墨烯剥离系统，用于对石墨材料和粘性液体的混合物料进行处理，所述石墨烯剥离系统包括：

6.容置桶；

7.剥离装置，所述剥离装置设置于所述容置桶中；

8.混合器，混合器与所述剥离装置之间设置有连通的第一管路，第一管路用于将所述混合器中的混合物料送入到所述剥离装置中；

9.所述剥离装置包括第一组件和第二组件，所述第一组件具有至少一个第一粘结板，所述第二组件具有至少一个第二粘结板；

10.所述第一组件的所述第一粘结板被配置为绕第一中心在第一位置与第二位置之间往复转动，所述第二组件被配置为静止，所述第一粘结板在运动到所述第二位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板贴合，所述第一粘结板离开所述第二位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板分离。

11.在本发明的部分实施例中，所述第一组件的所述第一粘结板被配置为绕所述第一中心在所述第一位置与所述第二位置之间往复转动时，所述第二组件被配置为静止时，所述第一粘结板在达到所述第一位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板贴合，所述第一粘结板在离开所述第一位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板分离。

12.在本发明的部分实施例中，所述第一组件还包括第一转动轴，所述第一转动轴上设置有至少一个所述第一粘结板，所述第一转动轴带动所述第一粘结板转动；

13.所述第二组件还包括环绕所述第一转动轴设置的环形支撑架，所述环形支撑架上设置有至少一个所述第二粘结板。

14.在本发明的部分实施例中，所述环形支撑架上设置有一个所述第二粘结板时，所

述第一组件上设置有一个所述第一粘结板；或

15.所述环形支撑架上设置有两个所述第二粘结板时，所述第一组件上设置有一个所述第一粘结板，所述第一粘结板位于两个所述第二粘结板之间。

16.在本发明的部分实施例中，所述环形支撑架上设置有一个所述第二粘结板，所述第一组件上设置有两个相对设置的第一粘结板，所述第二粘结板设置于两个所述第一粘结板之间。

17.在本发明的部分实施例中，所述第二组件上设置有多个环绕所述环形支撑架间隔分布的所述第二粘结板，所述第一组件上设置有多个围绕所述第一转动轴间隔分布第一粘结板，每个所述第一粘结板均位于两个相邻的所述第二粘结板之间。

18.在本发明的部分实施例中，所述容置桶的底部设置有与所述容置桶连通的第二管路，所述第二管路的另一端与所述剥离装置连接，所述第二管路用于将所述容置桶中的物料输送到所述剥离装置中。

19.在本发明的部分实施例中，所述容置桶的底部设置有与所述容置桶连通的第三管路，所述第三管路还连接有减压蒸发装置，所述减压蒸发装置用于将容置桶中的剥离后的物料中的粘性液体和冲洗溶剂进行除去。

20.在本发明的部分实施例中，所述减压蒸发装置包括依次连接的物料盛装器、循环冷却装器以及真空泵；

21.所述循环冷却装器还连接有粘性液体收集器，所述物料盛装器外还设置有液浴加热器，所述液浴加热器用于对所述物料盛装器进行加热；

22.所述减压蒸发装置工作时，所述真空泵和所述液浴加热器使所述物料盛装容器中的粘性液体和所述冲洗溶剂在预设工作条件汽化，并通过所述循环冷却装器冷却汽化的粘性液体和所述冲洗溶剂，使其液化收集在所述收集器中，以使所述物料盛装容器中得到剥离后的石墨烯材料。

23.本发明的实施例还提供了一种石墨烯剥离方法，包括使用上述的石墨烯剥离系统，该石墨烯剥离方法包括：

24.在所述混合器中按预设比例混合所述石墨材料和所述粘性液体形成所述混合物料，并将所述混合物料通过所述第一管路输送到所述剥离装置进行处理；

25.将所述剥离装置处理后的物料再次输送到所述剥离装置中进行再次处理，若经过再次处理的物料没有达到预设剥离标准，则继续将剥离后的物料再次送入到所述剥离装置中进行剥离；

26.重复上述步骤，直至所述剥离装置处理后的物料的剥离效果达到预设剥离标准；

27.将达到预设剥离标准的剥离物料进行分离，得到石墨烯材料。

28.本发明通过在容置桶中设置剥离装置，利用第一组件和第二组件中第一粘结板与第二粘结板在的分离和贴合的两种状态之间来回切换，当第一管路将混合物料送入到剥离装置中时，第一粘结板和第二粘结板不断贴合和分离，从而通过机械结构代替传统的胶带法对石墨材料中石墨烯施加作用力，实现对混合物料中石墨材料的剥离，从而提高对石墨材料中石墨烯剥离效率。

附图说明

29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

30.图1为本发明一实施例的石墨烯剥离系统的结构示意图；

31.图2为本发明一实施例的第一组件(单粘结板)和第二组件(单粘结板)的运动配合示意图；

32.图3为本发明一实施例的第一组件(双粘结板)和第二组件(双粘结板)的运动配合示意图；

33.图4本发明一实施例的的第一组件(多粘结板)的结构示意图；

34.图5为本发明一实施例第一组件(多粘结板)和第二组件(多粘结板)；

35.图6为本发明一实施例的驱动组件的结构示意图；

36.图7为本发明一实施例的混合器的结构示意图；

37.图8为本发明又一实施例的混合器的结构示意图；

38.图9为本发明一实施例的加料器的结构示意图；

39.图10为本发明一实施例的加料器与第一组件(第二组件)的位置关系示意图；

40.图11本发明又一实施例的加料器与第一组件(第二组件)的位置关系示意图。

41.附图标记：100、容置桶；101、第二温度调节装置；200、混合器；301、第一管路；302、第二管路；303、第三管路；400、减压蒸发装置；401、物料盛装器；402、循环冷却器；403、真空泵；404、液浴加热器；405、粘性液体收集器；500、第一组件；501、第一粘结板；502、第一转动轴；600、第二组件；601、第二粘结板；602、环形支撑架；701、转盘；702、连接柱；703、活塞销；704、活塞；705、齿条；706、齿轮；800、加料器。

具体实施方式

42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

43.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后

……

)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

45.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技

术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

46.如图1-图5所示，本发明提供了一种石墨烯剥离系统，用于对石墨材料和粘性液体的混合物进行处理，该石墨烯剥离系统包括容置桶、剥离装置、混合器以及连通混合器和剥离装置的第一管路。剥离装置包括第一组件和第二组件，第一组件具有至少一个第一粘结板，第二组件具有至少一个第二粘结板。

47.为了使第一粘结板和第二粘结板贴合状态时，能够最大限度的利用每一次贴合力，提高贴合度，本领域的技术人员可使第一粘结板和第二粘结板的形状、大小完全相同。

48.剥离装置的另一种可能的实施方式有，第一组件的第一粘结板被配置为绕第一中心在第一位置与第二位置之间往复转动，第二组件被配置为静止，第一粘结板在运动到第二位置时，第一粘结板与第二粘结板贴合，第一粘结板离开第二位置时，第一粘结板与第二粘结板分离。

49.在该种实施方式中，第一组件包括第一转动轴以及与第一转动轴连接的第一粘结板，第一转动轴用于带动第一粘结板转动；第二组件包括环绕第一转动轴设置的环形支撑架，环形支撑架上设置有至少一个第二粘结板。

50.在该种实施方式中，第一粘结板可直接与第一转动轴连接，也可通过连接件与第一转动轴连接，在第一转动轴的带动下，与第一转动轴连接的第一粘结板绕第一转动轴转动。

51.第二粘结板可直接与环形支撑架连接，第二粘结板也可通过连接件与环形支撑架连接。

52.为了保证第一粘结板与第二粘结板能够贴合，第一转动轴与环形支撑架之间的间距小于第一粘结板的宽度和第二粘结板的宽度两者中的最小宽度。在此基础上，将第一转动轴和环形支撑架之间的间距配置为使第一粘结板和第二粘结板在贴合时，第一粘结板与第二粘结板完全贴合。例如，当第一粘结板直接连接固定于第一转动轴，第二粘结板直接连接固定于环形支撑架时，第一转动轴和环形支撑架之间的间距为第一粘结板的宽度。

53.基于上述说明，本领域的技术人员可进一步采取的实施方式有，环形支撑架上设置有一个第二粘结板，第一转动轴上设置有一个第一粘结板，第一转动轴转动时，由于在第一粘结板的转动路径上有第二粘结板，第一粘结板被配置为在第一转动轴的带动下，在第一位置和第二位置做往复转动，第一粘结板处于第一位置时，第一粘结板与第二粘结板的一面贴合；第一粘结板由第一位置朝向第二位置转动时，第一粘结板与第二粘结板分离；第一粘结板转动到第二位置时，第一粘结板与第二粘结板的另一面贴合；第一粘结板运动到第二位置后，再由第二位置朝向第一位置运动，第一粘结板离开第二位置时，第一粘结板与第二粘结板分离；即，第一粘结板处于第一位置或第二位置时，第一粘结板与第二粘结板贴合，第一粘结板处于第一位置和第二位置之间时，第一粘结板与第二粘结板处于分离状态。

54.在另一些可能地实施方式中，环形支撑架上设置有两个第二粘结板，第一转动轴上设置有一个第一粘结板，第一粘结板设置于两个第二粘结板之间，第一粘结板处于第一

位置时，第一粘结板与两个第二粘结板中的一个贴合，第一粘结处于第二位置时，第一粘结板与两个第二粘结板中的另一个贴合。

55.基于上述说明，本领域的技术人员还可进一步采取的实施方式有，环形支撑架上设置有两个第二粘结板，两个第二粘结板相对设置；第一转动轴上设置有两个第一粘结板，两个第一粘结板相对设置于设置；其中，每个第一粘结板均设置于两个第二粘结板之间。

56.可以理解的是，两个第二粘结板相对设置和两个第一粘结板相对设置均是为了保证两个第一粘结板在往复转动过程中，每个第一粘结板均能与第一第二粘结板贴合。即当其中一个第一粘结板与一个第二粘结板贴合时，另一个第一粘结板与另一个第二粘结板贴合。

57.基于上述说明，本领域的技术人员还可进一步采取的实施方式有，环形支撑架上设置有多个第二粘结板，多个第二粘结板沿环形支撑架间隔分布；第一转动轴上设置有多个第一粘结板，多个第一粘结板围绕第一转动轴间隔分布；每两个第二粘结板之间设置有一个第一粘结板；为了保证每个第一粘结板都能在转动过程中与第二粘结板贴合，环形支撑架上的第二粘结板均匀且间隔分布，即，多个第二粘结板等间距分布；另外，多个第一粘结板也等角度与第一转动轴连接；每个第一粘结板的转动角度为两个相邻的第二粘结板的夹角，即，第一粘结板在该夹角内来回转动，第一粘结板与其中一个第二粘结板贴合时，第一粘结板处于第一位置，第一粘结板与另一个第二粘结板贴合时，第一粘结板处于第二位置。

58.基于上述技术方案，本领域的技术人员可采取的一种实施方式有，对于第一转动轴可采用两个不同的电动机分别进行驱动。

59.参阅图6，在另一些可能地实施例中，第一转动轴的驱动方式为，由驱动组件进行驱动。驱动组件包括齿条、活塞组、与齿条啮合的齿轮以及由电机驱动的旋转的转盘，转盘在电机的驱动下绕其中心轴线转动，转盘的一侧设置有连接柱。

60.活塞组包括活塞销和活塞，活塞滑动连接于活塞销中，活塞的一端与所述连接柱连接，所述活塞的另一端与所述齿条连接；当连接柱跟随转盘转动时，由于活塞的一端与连接柱连接，从而活塞的一端会在活塞销中来回运动；即，活塞在其直线上来回运动，活塞的另一端连接有齿条，齿条跟随活塞来回运动，其中，与第一转动轴连接的齿轮与齿条啮合，当齿条跟随活塞沿直线来回运动时，齿轮在齿条上来回转动，从而带动第一转动轴来回转动。

61.本领域的技术人员还可选用其他的驱动方式来对第一转动轴进行驱动，这里不再一一赘述。

62.需要说明的是，第一粘结板(和第二粘结板)可以是金属材质的不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、锌合金，也可以是高分子材质的聚四氟乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯，亦可以是天然木板、天然橡胶中的至少一种，或者相关复合材料。

63.在一些实施例中，第一粘结板(第二粘结板)的粗糙度的轮廓算数平均值偏差ra在0.2μm-25μm，可以避免粘结板表面过度粗糙，表面缝隙中夹粘大颗粒物料，进而不能被粘结从而降低剥离效率。

64.在一些可能的实施例中，第一粘结板和/或第二粘结板的截面可以为长方形也可以为梯形截面，在只有一个粘结板或较少粘结板状况下，截面为长方形的粘结板在旋转粘

接后扇叶之间的的贴合紧密，但在多粘结板状态下，如果截面仍然是长方形，粘结板之间存在贴合不紧密的问题，截面梯形的设计可以大大提高粘结板的贴合度，所谓粘结板的截面为沿第一转动轴或环形支撑架的长度方向的粘结板的截面。

65.根据上述内容，本领域的技术人员能够理解的是，在采用上述任意一种实施方式的情况下，本发明通过在容置桶中设置剥离装置，利用第一组件和第二组件中第一粘结板与第二粘结板在的分离和贴合的两种状态之间来回切换，当第一管路将混合物料送入到剥离装置中时，不断贴合和分离的第一粘结板和第二粘结板实现对混合物料中石墨材料的剥离，从而提高对石墨材料中石墨烯剥离效率。

66.其中，容置桶用于对混合物料以及剥离后的物料进行容置，剥离装置设置于容置桶中。剥离装置可根距容置桶的大小而进行适配，为容置桶的底部留出至少五分之一的空间用于承载剥离后的物料。

67.参阅图7-图8，在一些可能地实施方式中，混合器用于对石墨材料和粘性液体进行混合，其为敞口设置，形状可以采用长方体形、正方体形、漏斗形、斗状器形、圆柱体形、倒圆锥体等。

68.为了提高混合器的容积量，混合器的底部设置为直面。其中，混合器的底部开设有出料口，其出料口与第一管路连接，通过第一管路朝向剥离装置输送混合物料。

69.另一方面，还可在混合器中储存冲洗溶剂，用于对容置桶以及剥离装置进行冲洗。其中，冲洗溶剂可以是水或二甲苯、甘油、乙二醇中的至少一种。混合器盛装冲洗溶剂用于冲洗剥离组件的剥离装置，当粘性液体的粘度过大，混合物在粘结板上流动缓慢、团聚，或石墨物料粘接团聚在粘结板上不随混合物流动时，利用盛装的冲洗溶剂冲洗粘结板，适当调节混合物粘度，利于混合物流动和石墨材料的进一步剥离。

70.在一些可能地实施方式中，混合器中设置有至少一个搅拌装置，其，搅拌装置包括电动机以及与电动机连接的搅拌叶。为了保证搅拌过程中，搅拌叶不会损坏石墨材料，将其搅拌叶的转速控制为小于或等于10转/每秒。

71.在一些可能地实施方式中，混合器设置有第一温度调节装置，第一温度调节装置包括加热丝和冷却循环管，混合器中可设置为双层中空结构，在中空结构中设置加热丝或冷却循环管，通过加热丝或冷却循环管对混合器内部的温度进行调节。具体的，温度调节范围为5℃-200℃。

72.参阅图1，在另一些可能地实施方式中，容置桶中设置有第二温度调节装置，第二温度调节装置包括加热丝和冷却循环管，容置桶可设置为双层中空结构，在中空结构中设置加热丝或冷却循环管，通过加热丝或冷却循环管对容置桶内部的温度进行调节。具体的，温度调节范围为5℃-200℃。

73.需要说明的是，通过对容置桶或混合器中的粘性液体和石墨材料的温度，从而调节混合物料的温度，进而调节两者之间的限度。

74.基于上述说明，本领域的技术人员还可进一步采取的实施方式有，容置桶桶体的底部设置有与容置桶连通的第二管路，第二管路的另一端与剥离装置连接，第二管路用于将容置桶中的物料输送到剥离装置中。

75.参阅图9-图11，基于上述说明，本领域的技术人员还可进一步采取的实施方式有，第一管路与剥离装置连接的一端设置有加料器，从混合器中输送过来的混合物料通过加料

器分散到第一粘结板和第二粘结板上。加料器可以为中空圆柱型，上端连接第一管路,下端则设置有缝隙开口，朝向第一粘结板或第二粘结板，缝隙开口不少于1mm，以保证混合物料正常流出。

76.在一些可能地实施方式中，加料器通过固定架固定于第一粘结板或第二粘结板的任意一侧的斜上方。

77.在一些可能的实施方式中，第一粘结板(第二粘结板)的两个侧均设置有加料器。

78.第一管路与剥离装置连接的一端可设置有多个分流管，每个分流管均连接有一个加料器。

79.第二管路与剥离装置的连接方式亦可采用上述技术方案。

80.基于上述说明，本领域的技术人员还可进一步采取的实施方式有，容置桶桶体的底部设置有与容置桶连通的第二管路，第二管路的另一端与剥离装置连接，第二管路用于将容置桶中的物料输送到剥离装置中。

81.在另一些实施例中，第二管路与剥离装置连接的一端的管段部分开设有多个喷射口，从而将第二管路中的物料喷射在第一粘结板和第二粘结板上。

82.在另一些实施例中，第二管路与剥离装置连接的一端的管段呈环状，在环状部分设置有多个间隔分布的喷射口，每个喷射口对应一个第一粘结板或第二粘结板设置。能够理解的是，采用第二管路将容置桶中已经剥离的物料再次剥离，可提高剥离的成功率。

83.需要说明的是，在第二管路中利用泵压力作为驱动力将容置桶中的物料传输到剥离组件中。

84.在一些实施例方式中，泵压力的供给装置为复式泵或隔膜泵，此类泵没有扇叶或齿轮不会破坏石墨物料粒径，特别是剥离100μm尺寸以上的石墨烯优先选用往复式泵或隔膜泵，泵循环压力为0.101mpa-10 mpa，管路直径2mm-50mm。

85.在一些实施方式中，第一管路和第二管路的管路材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、不锈钢、高分子-铝膜复合中的至少一种，上述材质能够满足管路压力需要，保证装置长时间正常工作。

86.本领域的技术人员可参见上述方案，对第一管路进行相同设置。

87.基于上述说明，本领域的技术人员可进一步采取的实施方式有，容置桶的底部设置有与容置桶连通的第三管路，第三管路还连接有减压蒸发装置，减压蒸发装置用于将容置桶中剥离后的物料中的粘性液体和冲洗溶剂进行去除。

88.需要说明的是，粘性液体为沸点低于400℃或减压蒸馏可除去的物质；可以是硬脂酸、固体石蜡、凡士林等长链羧酸或烃类，也可以是甘油，亦可以是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等。由于利用粘性液体剥离石墨物料，如果剥离后粘性液体不易除去，石墨烯封存于粘液中失去进一步利用价值，或者高温灼烧等手段除去粘液极易造成石墨烯表面损坏，降低石墨烯质量，因此通过使用沸点低于400℃或减压可除去的物质，在剥离结束后通过减压蒸馏装置在相对温和条件下除去粘性液体，得到石墨物料。

89.减压蒸发装置用于接收石墨烯剥离系统中容置桶从第三管路中排出的物料并对接收到的物料进行处理。

90.可以理解的是，减压蒸发装置对石墨烯剥离系统中的排出物料进行处理包括除去排出物料中的粘性液体和/或冲洗溶剂，以得到纯净的石墨烯材料。

91.参阅图1，基于上述技术方案，本领域的技术人员可进一步采取的实施方式有，减压蒸发装置包括依次连接的物料盛装器、循环冷却装器以及真空泵。循环冷却装器还连接有粘性液体收集器；物料盛装器外还设置有液浴加热器，液浴加热器用于对物料盛装器进行加热。减压蒸发装置工作时，真空泵和液浴加热器使物料盛装容器中的粘性液体和冲洗溶剂在预设工作条件汽化，并通过循环冷却装器冷却汽化的粘性液体和冲洗溶剂，使其液化收集在收集器中，以使物料盛装容器中得到剥离后的石墨烯材料。

92.具体的，容置桶与物料盛装器之间通过第三管路连接，从而将容置桶中的排出物料手机到物料盛装器中。

93.排出物料通过第三管路进入减压蒸发装置后，盛装在混合物料盛装器中，真空循环泵提供负压，液浴加热装置提供热源，大幅降低了混合物料中粘性液体的沸点，由此将混合物料中粘性液体从混合物料盛装器中汽化溢出，循环冷却装器将沸腾汽化后的粘性液体冷却，进入收集器。

94.由于本发明中粘性液体常温常压沸点通常在150℃以上，同时液体有粘性，装置的真空泵极限负压≤0.001mpa,由于液体加热相对均匀，因此采用液浴加热加热，加热温度室温～300℃，循环冷却装置提供温度为-50℃～室温。

95.需要说明的是，此处的室温的范围在5℃-30℃。

96.基于上述技术方案，本领域的技术人员可进一步采取的实施方式有，石墨烯生产剥离系统包括多个依次连接的容置桶，多个容置桶依次连接时，多个容置桶中的剥离装置依次连接，一个容置桶中的剥离装置用于对上一个与之连接的容置桶中的剥离装置处理的物料进行再次剥离处理，并在剥离处理完成后输送到下一个与之连接的剥离装置或与之连接的减压蒸发装置。

97.本发明基于上述石墨烯剥离系统，进一步提供了一种石墨烯剥离方法，该石墨烯剥离方法包括以下步骤：

98.s100在混合器中按预设比例混合石墨材料和粘性液体形成混合物料，并将混合物料通过第一管路输送到剥离装置进行处理。

99.s200将剥离装置处理后的物料再次输送到剥离装置中进行再次处理，若经过再次处理的物料没有达到预设剥离标准，则继续将剥离后的物料再次送入到剥离装置中进行剥离。

100.s300重复步骤s200，直至剥离装置处理后的物料的剥离效果达到预设剥离标准。

101.s400将达到预设剥离标准的剥离物料进行分离，得到石墨烯材料。

102.需要说明的是，按预设比例混合石墨材料和粘性液体，此处的预设比例为粘性液体体积(v

粘液

/单位l)和石墨材料质量(w

石墨

/单位g)的比值。

103.在一些实施方式中，粘性液体体积(v

粘液

/单位l)和石墨材料质量(w

石墨

/单位g)的比值为v

粘液

:w

石墨

≥0.047。

104.当粘性液体体积(v

粘液

/单位l)和石墨材料质量(w

石墨

/单位g)的总量比值达不到预设比例时，可通过加入冲洗溶剂来进行调节。

105.可以理解的是：石墨材料被剥离成单层或多层石墨烯后，石墨烯为降低表面能，会以层面起伏、弯曲、褶皱等方式自发排列或转换形貌，引起石墨烯层间距变大，因此相应的剥离产物的体积会增大；石墨的真密度为2.09-2.33g/cm3(g/ml),1g鳞片石墨的体积约为

2.09ml-2.33ml，石墨单层层间距由初始的0.33nm扩展为3.3nm，膨胀约10倍，1g鳞片石墨完全剥离后其体积扩展为20.9ml-23.3ml，石墨单层层间距由初始的0.33nm扩展为33nm，膨胀约100倍，即，1g鳞片石墨完全剥离后其体积扩展为209ml-233ml，实际上由于长程褶皱存在，宏观角度两层石墨烯之间间距远大于3.3nm(膨胀10倍)，例如可膨胀石墨在加热后变成膨胀石墨，体积基本都能达到之前的100倍以上；因此必须确保石墨材料剥离膨胀后石墨烯物料体积小于粘性液体体积，确保粘性液体的体积优势，避免剥离后过量石墨烯大量附着粘液表面，遮挡并阻碍进一步剥离，本发明中粘性液体还需要保持传输性，因此粘液体积应在石墨膨胀10倍体积的2倍以上。

106.在步骤s100在混合器中按预设比例混合石墨材料和粘性液体形成混合物料，并将混合物料通过第一管路输送到剥离装置进行处理的过程中，还可包括以下步骤：

107.s101向混合器中加入石墨材料和粘性液体。

108.s102通过第一温度调节装置，调节混合器内部的温度，从而可以改变粘性液体的粘度。

109.s103启动混合器中的搅拌装置，混合石墨材料和粘性液体。

110.需要说明的是，步骤s101、步骤s102和步骤s103之间可以同时进行。

111.在一些实施方式中，将粘性液体的粘度调节为0.5pa

·

s-30pa

·

s。

112.且在另一些实施方式中，步骤s102可以替换为，通过加入调节溶剂调节粘性液体的粘度，调节溶剂可以是水或二甲苯、甘油、乙二醇中的至少一种。

113.在另一些实施方式中，将石墨材料和粘性液体的总量比值动态调整，在该种实施方式中，基于上述石墨烯剥离系统的石墨烯剥离方法包括以下步骤：

114.s100按第一预设比例加入石墨材料和粘性液体形成混合物料，并将混合物料通过第一管路输送到剥离装置进行处理。

115.s200将剥离装置处理后的物料再次输送到剥离装置中进行再次处理，若经过再次处理的物料没有达到预设剥离标准，则继续将剥离后的物料再次送入到剥离装置中进行剥离。

116.s300重复步骤s200，直至剥离装置处理后的物料的剥离效果达到预设剥离标准；且在重复步骤s200的过程中，向混合器中加入冲洗溶剂或调节溶剂，使粘性液体与石墨材料达到第二预设比例。

117.s400将达到预设剥离标准的剥离物料进行分离，得到石墨烯材料。

118.需要说明的是，第一预设比例和第二预设比例均为粘性液体体积(v

粘液

/单位l)和石墨材料质量(w

石墨

/单位g)的比值。因为石墨材料整个剥离过程是循序渐进式剥离，剥离初期石墨烯体积并未膨胀，初期过程中粘液体积可以相应少一些，通过后期循环系统另加入冲洗溶剂或调节溶剂以调节v

粘液

:w

石墨

比例，因此调节v

粘液

:w

石墨

比例可通过在步骤s100中调节，也可以通过加入冲洗溶剂或调节溶剂在步骤s300中调节。

119.需要注意的是，第一预设比例和第二预设比例中，v

粘液

:w

石墨

≥0.047。

120.在另一些实施方式中，s200将剥离装置处理后的物料再次输送到剥离装置中进行再次处理，若经过再次处理的物料没有达到预设剥离标准，则继续将剥离后的物料再次送入到剥离装置中进行剥离的过程中，剥离装置处理后的物料通过第二管路输送到剥离装置中。

121.在另一些实施方式中，s400将达到预设剥离标准的剥离物料进行分离，得到石墨烯材料，其包括利用上述的减压蒸发装置分离石墨烯和粘性液体以及冲洗溶剂。

122.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。技术特征：

1.一种石墨烯剥离系统，用于对石墨材料和粘性液体的混合物料进行处理，其特征在于，包括：容置桶；剥离装置，所述剥离装置设置于所述容置桶中；混合器，混合器与所述剥离装置之间设置有连通的第一管路，第一管路用于将所述混合器中的混合物料送入到所述剥离装置中；所述剥离装置包括第一组件和第二组件，所述第一组件具有至少一个第一粘结板，所述第二组件具有至少一个第二粘结板；所述第一组件的所述第一粘结板被配置为绕第一中心在第一位置与第二位置之间往复转动，所述第二组件被配置为静止，所述第一粘结板在运动到所述第二位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板贴合，所述第一粘结板离开所述第二位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板分离。2.根据权利要求1所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述第一组件的所述第一粘结板被配置为绕所述第一中心在所述第一位置与所述第二位置之间往复转动时，所述第二组件被配置为静止时，所述第一粘结板在达到所述第一位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板贴合，所述第一粘结板在离开所述第一位置时，所述第一粘结板与所述第二粘结板分离。3.根据权利要求2所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述第一组件还包括第一转动轴，所述第一转动轴上设置有至少一个所述第一粘结板，所述第一转动轴带动所述第一粘结板转动；所述第二组件还包括环绕所述第一转动轴设置的环形支撑架，所述环形支撑架上设置有至少一个所述第二粘结板。4.根据权利要求3所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述环形支撑架上设置有一个所述第二粘结板时，所述第一组件上设置有一个所述第一粘结板；或所述环形支撑架上设置有两个所述第二粘结板时，所述第一组件上设置有一个所述第一粘结板，所述第一粘结板位于两个所述第二粘结板之间。5.根据权利要求3所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述环形支撑架上设置有一个所述第二粘结板，所述第一组件上设置有两个相对设置的第一粘结板，所述第二粘结板设置于两个所述第一粘结板之间。6.根据权利要求3所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述第二组件上设置有多个环绕所述环形支撑架间隔分布的所述第二粘结板，所述第一组件上设置有多个围绕所述第一转动轴间隔分布第一粘结板，每个所述第一粘结板均位于两个相邻的所述第二粘结板之间。7.根据权利要求1所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述容置桶的底部设置有与所述容置桶连通的第二管路，所述第二管路的另一端与所述剥离装置连接，所述第二管路用于将所述容置桶中的物料输送到所述剥离装置中。8.根据权利要求1所述的石墨烯剥离系统，其特征在于，所述容置桶的底部设置有与所述容置桶连通的第三管路，所述第三管路还连接有减压蒸发装置，所述减压蒸发装置用于将容置桶中的剥离后的物料中的粘性液体和冲洗溶剂进行除去。

9.根据权利要求8所述的石墨烯生产系统，其特征在于，所述减压蒸发装置包括依次连接的物料盛装器、循环冷却装器以及真空泵；所述循环冷却装器还连接有粘性液体收集器，所述物料盛装器外还设置有液浴加热器，所述液浴加热器用于对所述物料盛装器进行加热；所述减压蒸发装置工作时，所述真空泵和所述液浴加热器使所述物料盛装容器中的粘性液体和所述冲洗溶剂在预设工作条件汽化，并通过所述循环冷却装器冷却汽化的粘性液体和所述冲洗溶剂，使其液化收集在所述收集器中，以使所述物料盛装容器中得到剥离后的石墨烯材料。10.一种石墨烯剥离剥离方法，包括使用权利要求1-9任意一项所述的石墨烯剥离系统，所述石墨烯剥离方法包括以下步骤：在所述混合器中按预设比例混合所述石墨材料和所述粘性液体形成所述混合物料，并将所述混合物料通过所述第一管路输送到所述剥离装置进行处理；将所述剥离装置处理后的物料再次输送到所述剥离装置中进行再次处理，若经过再次处理的物料没有达到预设剥离标准，则继续将剥离后的物料再次送入到所述剥离装置中进行剥离；重复上述步骤，直至所述剥离装置处理后的物料的剥离效果达到预设剥离标准；将达到预设剥离标准的剥离物料进行分离，得到石墨烯材料。

技术总结

本发明公开了一种石墨烯剥离系统及石墨烯剥离方法，所述石墨烯剥离系统包括容置桶、剥离装置和混合器，混合器与剥离装置之间设置有连通的第一管路，第一管路用于将混合器中的混合物料送入到剥离装置中；剥离装置设置于容置桶中；剥离装置包括第一组件和第二组件，第一组件具有至少一个第一粘结板，第二组件具有至少一个第二粘结板。本发明利用第一组件和第二组件中第一粘结板与第二粘结板在的分离和贴合的两种状态之间来回切换，当第一管路将混合物料送入到剥离装置中时，不断贴合和分离的第一粘结板和第二粘结板实现对混合物料中石墨材料的剥离，从而提高对石墨材料中石墨烯剥离效率。离效率。离效率。

技术研发人员：白万里 曹祥磊 寇帆 马慧侠

受保护的技术使用者：中国铝业股份有限公司

技术研发日：2022.12.12

技术公布日：2023/5/9