石墨烯及其制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造石墨烯的技術(shù)，更具體地涉及一種石墨烯及其制造裝置，利用具有石墨的物理性質(zhì)和粘性的各種結(jié)構(gòu)體的剝離作用或轉(zhuǎn)移作用來大量制造。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯與銅、鋁等金屬相比，導(dǎo)電性、熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)秀，具有光學(xué)性透明的特性。
[0003]石墨烯具有層層堆積六角形的蜂巢模樣的結(jié)構(gòu)。該石墨烯形成為可見光且較寬的面積，用于保持理想的特性。具有該優(yōu)秀特性的石墨烯適合作為太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體、原子力核聚變反應(yīng)堆、蓄電池材料、顯示器及手機(jī)的透明電極材料，并且，隨著技術(shù)發(fā)展，其應(yīng)用范圍也顯著擴(kuò)大。
[0004]尤其，因石墨烯的導(dǎo)電性及透明度優(yōu)秀，為使用為顯示器等透明電極的理想性材料。
[0005]當(dāng)前制造具有較寬面積的石墨稀的技術(shù)以化學(xué)氣相沉積(chemical vapordeposit1n)方法為代表，但因制造費(fèi)用昂貴，生產(chǎn)力低下，難以商業(yè)化運(yùn)用。盡管如此，因通過化學(xué)氣相沉積方法制造的石墨烯適合需要高導(dǎo)電性和可見光透過特性的顯示器、手機(jī)等透明電極，從而，廣泛進(jìn)行適用于透明電極的研究。
[0006]另外，具有單層且較寬面積的石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性，并且，也具有優(yōu)秀的熱導(dǎo)率特性。但，因厚度薄，熱容量低。因而，作為釋放高熱量的散熱材料使用存在限制。
[0007]具有石墨烯結(jié)構(gòu)的石墨適合作為散熱材料。石墨具有層層疊加六角形的蜂巢模樣而疊加的結(jié)構(gòu)，并且多為天然存在。石墨的熱導(dǎo)率特性優(yōu)秀，為用于當(dāng)前電子產(chǎn)品的散熱而廣泛使用的材料。但在天然存在的石墨獲取與石墨烯相同的特性時(shí)，存在大量技術(shù)難題。
[0008]為了使石墨具有接近石墨烯的散熱特性，必須剝離為薄而寬的面積。具體地，為了將石墨使用為散熱材料，必須將石墨粉末制造為最薄而寬的狀態(tài)，利用如此制造的粉末，來制造散熱材料，以使具有能夠適當(dāng)保持發(fā)熱體的溫度的體積。
[0009]作為制造石墨粉末的方法，代表性為將石墨進(jìn)行較細(xì)地粉碎的機(jī)械性粉碎方法，另一個(gè)方法為在高溫下對(duì)石墨粉末進(jìn)行氧化處理，而得到膨脹的石墨結(jié)構(gòu)的化學(xué)性制造方法。但，實(shí)情是通過該機(jī)械性粉碎方法或化學(xué)性制造方法而得到與石墨烯類似的薄而寬的石墨粉末的方法在技術(shù)上存在限制。
[0010]因通過機(jī)械性粉碎方法制造的散熱材料用途的石墨粉末依賴石墨粒子大小，由此，一般與形狀不規(guī)則且較細(xì)地成塊的石頭一樣。通過機(jī)械性粉碎方法制造的石墨粉末的粒子大小一般為40 μ m以下。由此，機(jī)械性粉碎的石墨粉末的粒子大小較小，在涂敷該石墨粉末而成型時(shí)，具有保證高密度的優(yōu)點(diǎn)和能夠控制粒子大小適合用途的優(yōu)點(diǎn)，但很難控制粒子的厚度即層層疊加為六角形蜂巢形狀的層的厚度。并且，因高密度而存在空隙所占的比例較低的優(yōu)點(diǎn)，但相反地，因粉末粒子之間的接觸阻力大，也存在導(dǎo)電性或熱導(dǎo)率變低的缺點(diǎn)。
[0011]在制造散熱材料用途的石墨粉末時(shí)，利用氧化-還原反應(yīng)的化學(xué)性制造方法剝離石墨材料時(shí)，具有生產(chǎn)力優(yōu)秀的優(yōu)點(diǎn)。但存在使用硫酸等對(duì)人體有害的物質(zhì)的環(huán)境問題，并且，因落后的制造環(huán)境，而存在難以得到高純度的石墨粉末的問題。
[0012]在高溫下，根據(jù)化學(xué)性制造方法而氧化處理的石墨因膨脹而形成體積大且密度非常低的粉末狀態(tài)，該狀態(tài)的石墨粉末做薄片狀使用，以用于電子產(chǎn)品的散熱。散熱材料用途的膨脹的石墨粉末的粒子大小主要使用300 μπι以下。膨脹的石墨粉末在顯微鏡下觀察時(shí)，與風(fēng)箱(bellows)形狀類似，以肉眼觀察與棉絮類似的形狀，具有較輕的特性。但，在高溫下進(jìn)行氧化處理而體積發(fā)生膨脹，但與風(fēng)箱(bellows)形狀一樣，層之間變得蓬松而生成大量的空隙。因此，因該膨脹的石墨粉末的粒子大小比粉碎的天然石墨薄而大，因而具有導(dǎo)電性或熱導(dǎo)率高的效果，但因在粒子之間存在大量的空隙，發(fā)生熱導(dǎo)率降低的現(xiàn)象。
[0013]另外，為了解決因膨脹的石墨粉末的大量的空隙而造成特性降低的問題，具有以較高的壓力對(duì)膨脹的石墨粉末進(jìn)行壓縮，或?qū)⒘Ｗ虞^小的石墨粉末或?qū)щ娦越饘俜勰┗旌嫌谠撆蛎浀氖勰┒褂玫母纳品桨福珜?duì)于特性改善性效果不大。
[0014]最終，當(dāng)前，需要一種盡可能薄而寬地剝離石墨材料，而得到與石墨烯接近的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)率特性，以使利用石墨材料而有效地制造散熱材料，并且，將極大地降低導(dǎo)電性的熱導(dǎo)率特性的空隙最小化的技術(shù)。
[0015]尤其，現(xiàn)有的機(jī)械性粉碎方法和化學(xué)性制造方法在技術(shù)難以得到與石墨烯類似的厚度薄而面積較寬的形狀的石墨粉末，并且，在解決在粒子之間大量存在的空隙問題時(shí)存在限制。
[0016]當(dāng)前，對(duì)于用于手機(jī)的散熱而使用的散熱片，石墨粉末的涂敷厚度一般為25 μπι以上，對(duì)于IXD TV的散熱而使用的散熱片，石墨粉末的涂敷厚度一般為Imm以上。減少使用于電子產(chǎn)品的散熱片的厚度，并為了提高散熱效率，需要薄而寬地剝離石墨粉末，同時(shí)使在石墨粉末的粒子之間存在的空隙達(dá)到最小化。為此，需要將石墨粉末與石墨烯類似地以厚度較薄而面積較寬的方式進(jìn)行剝離的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的問題
[0018]本發(fā)明為考慮上述問題而研發(fā)，本發(fā)明的目的為提供一種石墨烯及其制造裝置，用于解決石墨粉末的不充分剝離問題和因較小的粒子大小而造成的導(dǎo)電性及熱導(dǎo)率的低下問題。
[0019]本發(fā)明的另一目的為提供一種石墨烯及其制造裝置，用于解決因存在于粒子之間的空隙而導(dǎo)致導(dǎo)電性及熱導(dǎo)率低下的問題和使用對(duì)人體有害物質(zhì)的環(huán)境問題。
[0020]本發(fā)明又一目的為提供一種石墨烯及其制造裝置，與機(jī)械性粉碎方法和化學(xué)性制造方法相比，改善石墨材料的特性。
[0021]用于解決問題的方案
[0022]為了實(shí)現(xiàn)如上所述目的，本發(fā)明的石墨烯的特征在于，從一種形態(tài)的石墨材料剝離或轉(zhuǎn)移至至少一個(gè)結(jié)構(gòu)體之后，從所述至少一個(gè)結(jié)構(gòu)體脫離而形成。
[0023]為了實(shí)現(xiàn)如上所述目的，本發(fā)明的石墨烯的另一特征在于，從一種形態(tài)的石墨材料連續(xù)剝離或轉(zhuǎn)移至多個(gè)結(jié)構(gòu)體之后，從所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體中的至少一個(gè)脫離而形成。
[0024]為了實(shí)現(xiàn)如上所述目的，本發(fā)明的石墨烯制造裝置的一特征在于，包括:至少一個(gè)結(jié)構(gòu)體，剝離或轉(zhuǎn)移石墨材料，在表面形成石墨稀粒子；脫離部，從所述至少一個(gè)結(jié)構(gòu)體的表面脫離所述形成的石墨烯粒子。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)如上所述目的，本發(fā)明的石墨烯制造裝置的另一特征在于，包括:多個(gè)結(jié)構(gòu)體，連續(xù)剝離或轉(zhuǎn)移石墨材料，在表面形成石墨稀粒子；脫離部，從所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體中至少一個(gè)的表面脫離所述形成的石墨烯粒子。
[0026]發(fā)明的效果
[0027]本發(fā)明具有如下效果。
[0028]第一，通過使用在滾軸或平板等各種結(jié)構(gòu)體具有粘性的粘合層的本發(fā)明的裝置而制造石墨烯，能夠從所投入的石墨材料連續(xù)剝離或轉(zhuǎn)移并高速處理而制造石墨，由此，提供制造的便利性，也能夠顯著提高生產(chǎn)力。
[0029]第二，在本發(fā)明中，借助形成于結(jié)構(gòu)體的粘合層而連續(xù)剝離及轉(zhuǎn)移，能夠從投入的石墨材料得到極其薄的石墨稀粒子，并且，能夠從該石墨稀粒子制造薄而寬的石墨稀粉末。
[0030]第三，在本發(fā)明中，從所投入的石墨材料進(jìn)行充分的剝離，能夠生產(chǎn)薄而寬的石墨烯粒子，由此，能夠制造導(dǎo)電性及熱導(dǎo)率優(yōu)秀的石墨烯及電導(dǎo)體。
[0031]第四，與機(jī)械性粉碎方法或化學(xué)性制造方法不同，因不會(huì)產(chǎn)生粒子(石墨烯粒子)之間的空隙，且不使用對(duì)人體有害的物質(zhì)，由此，最佳地提供石墨烯的優(yōu)秀的特性，并且，不會(huì)引發(fā)環(huán)境問題。
【附圖說明】
[0032]圖1為用于說明本發(fā)明的第I實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和石墨粉末而制造石墨烯的一例；
[0033]圖2為用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和石墨粉末而制造石墨烯的另一例；
[0034]圖3為用于說明本發(fā)明的第3實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用多個(gè)滾軸和石墨粉末而制造石墨烯的一例；
[0035]圖4為用于說明本發(fā)明的第4實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和石墨棒而制造石墨烯的一例；
[0036]圖5為用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和石墨板而制造石墨烯的一例；
[0037]圖6為用于說明本發(fā)明的第6實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和平板結(jié)構(gòu)體而制造石墨烯的一例；
[0038]圖7為用于說明本發(fā)明的第7實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)平板結(jié)構(gòu)體而制造石墨烯的一例；
[0039]圖8為用于說明本發(fā)明的第8實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用多個(gè)平板結(jié)構(gòu)體而制造石墨烯的一例；
[0040]圖9為用于說明本發(fā)明的第9實(shí)施例的石墨烯制造工藝的圖表，為使用至少一個(gè)滾軸和圓筒結(jié)構(gòu)體而制造石墨烯的一例。
[0041]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0042]A石墨材料
[0043]B石墨棒
[0044]C石墨