一種雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法；實(shí)現(xiàn)了石墨烯從片材狀的生長基底向卷材狀的目標(biāo)基底快速低成本的無縫轉(zhuǎn)移。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是碳原子基于sp2雜化組成的六角蜂巢狀結(jié)構(gòu)，僅一個原子層厚的二維晶體。雖然單層石墨烯是2004年才首次在實(shí)驗(yàn)上由機(jī)械剝離石墨獲得，但由于其獨(dú)特的性質(zhì)激發(fā)了無數(shù)科研工作者的研宄興趣，并在過去的短短幾年里得到了廣泛的研宄。石墨烯具有優(yōu)異的力、熱、光、電等性質(zhì)，幾乎是完全透明，在全波段僅有2.3%的吸光率；導(dǎo)熱系統(tǒng)高達(dá)5300W/m*K，常溫下其電子迀移率超過15000cm2/V.s，而電阻率只約10_6Ω.cm，為目前世上電阻率最小的材料。而Andre Geim和Konstant i n Novose I ον也因其在石墨烯方面的開創(chuàng)性工作而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯不僅適合基礎(chǔ)物理研宄，在顯示、能源、探測、光電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如分子探測器、熱導(dǎo)/熱界面材料、場發(fā)射源、超級電容器、太陽能電池、石墨稀鋰電池及集成電路、透明導(dǎo)電電極等。石墨烯的應(yīng)用研宄具有極大的市場前景，將給眾多研宄領(lǐng)域帶來革命性的轉(zhuǎn)變。
[0003]但目前大面積高質(zhì)量的單層石墨烯只能通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法在銅或鎳等金屬催化基底上生長，需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到其他目標(biāo)基底上才能使用，且受CVD設(shè)備和工藝限制，現(xiàn)有的CVD法獲得的石墨烯薄膜都是尺寸較小的片狀結(jié)構(gòu)，不利于后續(xù)生產(chǎn)過程中的操作和存放。此外，現(xiàn)有方法得到的石墨烯均為單層，石墨烯的方阻較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法，以解決利用化學(xué)氣相沉積法獲得的石墨烯薄膜都是尺寸較小的片狀結(jié)構(gòu)，不利于后續(xù)生產(chǎn)過程中的操作和存放；以及現(xiàn)有方法得到的石墨烯均為單層，石墨烯的方阻較大的問題。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1，將相鄰的生長有石墨烯的銅箔薄片利用導(dǎo)電膠連接，形成連續(xù)的銅箔薄片;
[0007]步驟2，柔性目標(biāo)載體一面涂覆光固化膠，然后將柔性目標(biāo)載體涂有光固化膠的一面與連續(xù)的銅箔薄片的一面壓合并使光固化膠固化，柔性目標(biāo)載體卷起后形成卷材原料；卷材原料依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層、石墨烯層和銅箔層；
[0008]步驟3，卷材原料利用電化學(xué)剝離法進(jìn)行剝離；剝離過程中卷材原料的石墨烯層與銅箔層分離形成卷材初級產(chǎn)品，所述卷材初級產(chǎn)品依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層和石墨烯層；
[0009]步驟4，卷材初級產(chǎn)品經(jīng)過后處理過程得到單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材；
[0010]步驟5，使生長有石墨稀的銅箔薄片依次相鄰，相鄰的銅箔薄片重疊0.1?Icm ；通過靜電發(fā)生器使單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材帶負(fù)電荷；然后將帶電的單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的石墨稀層與銅箔薄片的石墨稀一側(cè)壓合；
[0011]步驟6，步驟5中銅箔薄片的另一側(cè)通過導(dǎo)電膠粘結(jié)；單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材卷起后形成第二卷材原料；第二卷材原料依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層、第一石墨烯層、第二石墨烯層和銅箔層；
[0012]步驟7，第二卷材原料利用電化學(xué)剝離法進(jìn)行剝離；剝離過程中第二卷材原料的第二石墨烯層與銅箔層分離形成第二卷材初級產(chǎn)品，所述第二卷材初級產(chǎn)品依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層、第一石墨烯層和第二石墨烯層；
[0013]步驟8，第二卷材初級產(chǎn)品經(jīng)過后處理過程得到雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材。
[0014]如上所述的雙層連續(xù)石墨稀薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，步驟4中的后處理過程為:將卷材初級產(chǎn)品依次放入去離子水、鹽酸、摻雜劑、去離子水中分別浸泡5?30分鐘，然后吹干。
[0015]如上所述的雙層連續(xù)石墨稀薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，步驟8中的后處理過程為:將第二卷材初級產(chǎn)品依次放入去離子水、鹽酸、摻雜劑、去離子水中分別浸泡5?30分鐘，然后吹干；展開的第二卷材初級產(chǎn)品在石墨烯層的表面涂覆一層高分子導(dǎo)電保護(hù)膜，然后在高分子導(dǎo)電保護(hù)膜上鋪設(shè)靜電保護(hù)膜。
[0016]如上所述的雙層連續(xù)石墨稀薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，步驟I中，相鄰生長有石墨稀的銅箔薄片之間的重疊區(qū)域小于1cm。
[0017]如上所述的雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，步驟2中，涂覆光固化膠的厚度小于2um。
[0018]如上所述的雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，所述柔性目標(biāo)載體的材質(zhì)為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、硅樹脂和聚四氟乙烯中的一種。
[0019]如上所述的雙層連續(xù)石墨稀薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，其特征在于，步驟I中，生長有石墨烯的銅箔薄片的銅箔厚度為5?500 μ m。
[0020]如上所述的雙層連續(xù)石墨稀薄膜卷材的制備方法，進(jìn)一步，步驟I中，生長有石墨烯的銅箔薄片的銅箔厚度為25 μ m。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明方法得到的為雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材，包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層、第一石墨烯層和第二石墨烯層。由于包括相互連接的第一石墨烯層和第二石墨烯層，石墨烯的方阻更小。
[0022]此外本發(fā)明中生長有石墨烯的銅箔薄片通過導(dǎo)電膠粘結(jié)在一起通過電化學(xué)鼓泡剝離和涂覆導(dǎo)電高分子層后形成連續(xù)的石墨烯卷材，便于后續(xù)生產(chǎn)過程中的操作和存放。
【具體實(shí)施方式】
[0023]結(jié)合以下具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0024]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種雙層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的制備方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1，將相鄰的生長有石墨烯的銅箔薄片利用導(dǎo)電膠連接，形成連續(xù)的銅箔薄片；具體的，例如相鄰生長有石墨烯的銅箔薄片重疊尺寸設(shè)定為距離0.5cm，利用導(dǎo)電膠將銅箔薄片的銅箔面連接在一起。重疊尺寸優(yōu)選控制在Icm以內(nèi)。利用導(dǎo)電膠將生長有石墨烯的銅箔薄片連接的目的是在進(jìn)行后續(xù)電化學(xué)剝離時，使銅箔薄片形成連續(xù)的導(dǎo)體，便于電化學(xué)剝離的連續(xù)進(jìn)行。
[0026]步驟2，柔性目標(biāo)載體一面涂覆光固化膠，然后將柔性目標(biāo)載體涂有光固化膠的一面與連續(xù)的銅箔薄片的一面壓合并使光固化膠固化，柔性目標(biāo)載體卷起后形成卷材原料；卷材原料依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層、石墨烯層和銅箔層；
[0027]步驟3，卷材原料利用電化學(xué)剝離法進(jìn)行剝離；剝離過程中卷材原料的石墨烯層與銅箔層分離形成卷材初級產(chǎn)品，所述卷材初級產(chǎn)品依次包括柔性目標(biāo)載體層、光固化膠層和石墨烯層；
[0028]步驟4，卷材初級產(chǎn)品經(jīng)過后處理過程得到單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材；
[0029]步驟5，使生長有石墨稀的銅箔薄片依次相鄰，相鄰的銅箔薄片重疊0.1?Icm ；通過靜電發(fā)生器使單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材帶負(fù)電荷；然后將帶電的單層連續(xù)石墨烯薄膜卷材的石墨稀層與銅