專利名稱：一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨烯薄膜的應(yīng)用方法，具體涉及一種大面積石墨烯薄膜的應(yīng)用方法，尤其涉及一種大面積石墨烯的異地應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
石墨烯(Graphene)，又稱單層石墨，是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維納米材料。石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，透光率為97.7%。具有以下優(yōu)異性能如導(dǎo)熱系數(shù)高，電子遷移率高，目前世上電阻率最小，厚度最薄、比表面積也較大，超過金剛石的強(qiáng)度、彈性模數(shù)和導(dǎo)熱率，室溫下也可呈現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)，透射率為100%的通道效應(yīng)，負(fù)折射率等等。其目前主要應(yīng)用如下可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管；可用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池；可作為電池的電極材料、散熱膜、MEMS傳感器，或是理想的阻擋膜(Barrier Film);可用于超高精度的氣體傳感器和應(yīng)變傳感器；可用于通信領(lǐng)域，已造出了超高速的光調(diào)制器等等。石墨烯可預(yù)見的應(yīng)用主要有
(I)觸摸面板”最快于2012年面世。(2)2013年將實(shí)現(xiàn)以500GHz頻率工作的高速石墨烯晶體管和光學(xué)元件。(3) “太陽能電池”——石墨烯成為大幅提高轉(zhuǎn)換效率的王牌材料。大容量大功率即將實(shí)現(xiàn)，對(duì)于電池等化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的表面積和半導(dǎo)體間接合面積越大， 材料利用效率就越高的產(chǎn)品而言，沒有理由不利用石墨烯這一特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用的前提條件是，能夠制備大面積的石墨烯薄膜并將其安全、便捷地轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上。當(dāng)前對(duì)于石墨烯的研究和報(bào)道主要集中于它的控制的合成、轉(zhuǎn)移以及器件應(yīng)用。對(duì)于很多器件研究工作者來說，獲得大面積石墨烯薄膜目前仍是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，更重要的是，關(guān)于從基底剝離的大面積石墨烯薄膜如何能夠?qū)崿F(xiàn)安全的轉(zhuǎn)移運(yùn)輸和便捷的異地使用還未見報(bào)道?，F(xiàn)有的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)都存在諸多問題，例如轉(zhuǎn)移過程中容易造成石墨烯的破損或引入其他雜質(zhì)，從而影響了石墨烯的性能，或者轉(zhuǎn)移的工藝操作復(fù)雜、不易控制等等。而且這些現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移方法都不能解決石墨烯薄膜制備完成后，離開制備地的異地應(yīng)用的問題。這是阻礙石墨烯薄膜的后續(xù)工業(yè)應(yīng)用和研究的最大瓶頸。因此， 本發(fā)明提供一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，大大的方便了石墨烯薄膜的應(yīng)用和研究，對(duì)促進(jìn)石墨稀相關(guān)廣品和技術(shù)的研發(fā)具有重大的推動(dòng)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有石墨烯使用和運(yùn)輸?shù)睦щy，提出一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，該發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，可以極大的方便任何石墨烯薄膜的相關(guān)研究工作者，對(duì)促進(jìn)石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的出現(xiàn)和科技的進(jìn)步具有極大的推進(jìn)作用。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)提供一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，包括以下步驟
I)將石墨烯薄膜表面旋涂高分子聚合物保護(hù)膜；然后將旋涂了高分子聚合物的石墨烯薄膜從基底剝離下來；2)用去離子水將步驟I)剝離下來的薄膜漂洗干凈；3)將步驟2)漂洗干凈的薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面，再將表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物烘干；4)將步驟3)烘干的海綿結(jié)構(gòu)聚合物放入去離子水中，將石墨烯-高分子聚合物薄膜從海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面剝離到去離子水中，得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-高分子聚合物薄膜；將去離子水中漂浮的薄膜轉(zhuǎn)移至任意所需要的襯底上，即可實(shí)現(xiàn)大面積石墨烯的異地應(yīng)用。步驟I)所述的石墨烯薄膜優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長(zhǎng)的石墨烯薄膜；所述的石墨烯薄膜可以是η型的或P型的，也可以是單層的或者多層的，也可以是經(jīng)過任意表面處理或者任意摻雜的。步驟I)所述的高分子聚合物可以選自PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PS(聚苯乙烯) 或PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)；優(yōu)選ΡΜΜΑ。當(dāng)高分子聚合物為PDMS時(shí)，所述旋涂使用時(shí)需加入占高分子聚合物溶液總重量 5% -15%的固化劑。當(dāng)高分子聚合物是PS時(shí)，所述旋涂使用時(shí)需將PS溶于氯苯中，使PS在溶液中的重量百分比為5% -10%。當(dāng)高分子聚合物是PMMA時(shí)，所述旋涂使用時(shí)需將PMMA溶于苯甲醚溶液，使溶液中的PMMA重量百分比濃度為3 % -20 %。步驟I)所述的剝離可以是現(xiàn)有技術(shù)的各種實(shí)現(xiàn)剝離的方法，例如可以利用溶液刻蝕基底等方法。步驟3)所述的海綿結(jié)構(gòu)聚合物可以為表面平整的任意厚度、任意大于所述石墨烯薄膜的面積的納米海綿或普通海綿等。步驟3)所述的將薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面，優(yōu)選轉(zhuǎn)移后涂有高分子聚合物的一面向外，未涂高分子聚合物的石墨烯薄膜一面附著海綿結(jié)構(gòu)聚合物。步驟3)所述的烘干優(yōu)選在60 200°C下進(jìn)行。本發(fā)明優(yōu)選的應(yīng)用方法，包括以下步驟步驟I)將石墨稀從生長(zhǎng)基底剝尚:將CVD法生長(zhǎng)的大面積石墨烯連同基底切出合適大小的面積，利用旋涂的方法在表面旋涂一層PMMA重量百分比濃度為3% -20%的苯甲醚溶液，而后利用溶液刻蝕基底的方法將石墨烯-PMMA從基底剝離下來；步驟2)清洗石墨烯-PMMA薄膜將步驟I)從基底剝離下來的石墨烯-PMMA薄膜放入去離子水中多次漂洗，直到將刻蝕液清洗干凈；步驟3)便于運(yùn)輸和使用的石墨烯-PMMA薄膜的制備將步驟2)清洗干凈的石墨烯-PMMA薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的納米海綿的表面，使轉(zhuǎn)移后涂有PMMA的一面向外，未涂PMMA的石墨烯薄膜一面附著納米海綿，再將納米海綿在 60 200°C下烘干；
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步驟4)將步驟3)烘干的納米海綿放入去離子水中，將石墨烯-PMMA薄膜從納米海綿的表面剝離到去離子水中，這時(shí)可得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄膜，然后轉(zhuǎn)移至任意所需要的襯底上，即可實(shí)現(xiàn)大面積石墨烯的異地應(yīng)用。目前還未見與本發(fā)明相似或者相近的報(bào)道出現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)方案可以適用于石墨烯薄膜在任意距離之外的異地應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了石墨烯薄膜異地應(yīng)用的運(yùn)輸問題，而且操作簡(jiǎn)便快捷，還能夠保證石墨烯薄膜不受損。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)施例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但以下實(shí)施例并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :I、將CVD法生長(zhǎng)的銅基底單層石墨烯，切出IcmX Icm的面積。在表面旋涂一層含 10% PMMA的苯甲醚溶液，然后將其放入CuSO4 HCl H2O=IOg 50ml 50ml的銅刻蝕液中將銅基底刻蝕完畢，得到石墨烯-PMMA薄膜，放入去離子水中將刻蝕液漂洗干凈后轉(zhuǎn)移至納米海綿的表面烘干；2、將附著大面積石墨烯薄膜的納米海綿放入去離子水中，將石墨烯-PMMA薄膜從納米海綿的表面剝離到去離子水中，這時(shí)可得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄3、將氧化硅片切出一塊略大于IcmX Icm的面積，清洗干凈后，將漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄膜轉(zhuǎn)移到氧化硅的表面，可以看出使用起來非常方便。實(shí)施例2 I、將CVD法生長(zhǎng)的銅基底多層石墨烯，切出2cmX 2cm的面積。在表面旋涂一層含 10% PMMA的苯甲醚溶液，然后將其放入CuSO4 HCl H2O=IOg 50ml 50ml的銅刻蝕液中將銅基底刻蝕完畢，得到石墨烯-PMMA薄膜，放入去離子水中將刻蝕液漂洗干凈后轉(zhuǎn)移至納米海綿的表面烘干即；2、將附著大面積石墨烯薄膜的納米海綿放入去離子水中，將石墨烯-PMMA薄膜從納米海綿的表面剝離到去離子水中，這時(shí)可得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄3、將藍(lán)寶石切出一塊略大于2cmX2cm的面積，清洗干凈后，將漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄膜轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石的表面。可以看出使用起來非常方便。實(shí)施例3 I、將CVD法生長(zhǎng)的N摻雜銅基底多層石墨烯，切出IcmX Icm的面積。在表面旋涂一層含10% PMMA的苯甲醚溶液，然后將其放入CuSO4 HCl H2O=IOg 50ml 50ml 的銅刻蝕液中將銅基底刻蝕完畢，得到石墨烯-PMMA薄膜，放入去離子水中將刻蝕液漂洗干凈后轉(zhuǎn)移至納米海綿的表面烘干；2、將附著大面積石墨烯薄膜的納米海綿放入去離子水中，將石墨烯-PMMA薄膜從納米海綿的表面剝離到去離子水中，這時(shí)可得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄
3、將石英片清洗干凈后，將漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄膜轉(zhuǎn)移到石英片的表面?？梢钥闯鍪褂闷饋矸浅７奖?。上述實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，包括以下步驟1)將石墨烯薄膜表面旋涂高分子聚合物保護(hù)膜；然后將旋涂了高分子聚合物的石墨烯薄膜從基底剝離下來；2)用去離子水將步驟I)剝離下來的薄膜漂洗干凈；3)將步驟2)漂洗干凈的薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面，再將表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物烘干；4)將步驟3)烘干的海綿結(jié)構(gòu)聚合物放入去離子水中，將石墨烯-高分子聚合物薄膜從海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面剝離到去離子水中，得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-高分子聚合物薄膜；將去離子水中漂浮的薄膜轉(zhuǎn)移至任意所需要的襯底上。
2.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟I)所述的石墨烯薄膜是化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)的石墨烯薄膜。
3.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟I)所述的高分子聚合物選自PDMS、PS或PMMA。
4.權(quán)利要求3所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于所述的高分子聚合物為PMMA。
5.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟I)所述的高分子聚合物為PDMS，所述旋涂時(shí)在PDMS中加入占PDMS重量5% -15%的固化劑。
6.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟I)所述的高分子聚合物為PS，所述旋涂時(shí)將PS溶于氯苯中，使PS在溶液中的重量百分比為 5% -10%。
7.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟I)所述的高分子聚合物為PDMS，所述旋涂時(shí)將PMMA溶于苯甲醚溶液，使溶液中的PMMA重量百分比濃度為 3% -20%。
8.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟3)所述的將薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面，是轉(zhuǎn)移后涂有高分子聚合物的一面向外，未涂高分子聚合物的石墨烯薄膜一面附著海綿結(jié)構(gòu)聚合物。
9.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于步驟3)所述的烘干在60 200°C下進(jìn)行。
10.權(quán)利要求I所述的大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，其特征在于，包括以下步驟步驟I)將石墨烯從生長(zhǎng)基底剝離將CVD法生長(zhǎng)的大面積石墨烯連同基底切出合適大小的面積，利用旋涂的方法在表面旋涂一層PMMA重量百分比濃度為3% -20%的苯甲醚溶液，而后利用溶液刻蝕基底的方法將石墨烯-PMMA從基底剝離下來；步驟2)清洗石墨烯-PMMA薄膜將步驟I)從基底剝離下來的石墨烯-PMMA薄膜放入去離子水中多次漂洗，直到將刻蝕液清洗干凈；步驟3)便于運(yùn)輸和使用的石墨烯-PMMA薄膜的制備將步驟2)清洗干凈的石墨烯-PMMA薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的納米海綿的表面，使轉(zhuǎn)移后涂有PMMA的一面向外，未涂PMMA的石墨烯薄膜一面附著納米海綿，再將納米海綿在60 200°C下烘干；步驟4)將步驟3)烘干的納米海綿放入去離子水中，將石墨烯-PMMA薄膜從納米海綿的表面剝離到去離子水中，這時(shí)可得到漂浮在去離子水表面的石墨烯-PMMA薄膜，然后轉(zhuǎn)移至任意所需要的襯底上，即可實(shí)現(xiàn)大面積石墨烯的異地應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大面積石墨烯薄膜的異地應(yīng)用方法，包括以下步驟1)將石墨烯薄膜表面旋涂高分子聚合物保護(hù)膜；然后從基底剝離下來；2)用去離子水將剝離下來的薄膜漂洗干凈；3)將漂洗干凈的薄膜轉(zhuǎn)移至表面平整的海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面，再將海綿結(jié)構(gòu)聚合物烘干；4)將烘干的海綿結(jié)構(gòu)聚合物放入去離子水中，將石墨烯-高分子聚合物薄膜從海綿結(jié)構(gòu)聚合物的表面剝離到去離子水中，再轉(zhuǎn)移至任意所需要的襯底上。本發(fā)明首次提出了石墨烯薄膜的無損運(yùn)輸和方便使用，具有制備工藝簡(jiǎn)單可靠，成本低廉、運(yùn)輸方便、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用潛力，大大方便了廣大的石墨烯研究工作者的使用，對(duì)促進(jìn)石墨烯相關(guān)技術(shù)的研究和相關(guān)產(chǎn)品的出現(xiàn)具有重大的意義。
文檔編號(hào)C01B31/04GK102602916SQ20121007226
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者蔣旭 申請(qǐng)人:南京先豐納米材料科技有限公司