柔性塑料基底的轉(zhuǎn)移提供了一個切實可行的方法。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明用于石墨烯的卷對卷生長的化學氣相沉積裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖1中各標記如下:
[0037]1高溫管式爐、2進氣口、3進樣真空腔體、4收樣真空腔體、5步進電機、6進樣輥輪、7收樣輥輪、8銅箔。
[0038]圖2為采用卷對卷化學氣相沉積方法得到的成卷的graphene/Cu薄膜。
[0039]圖3為本發(fā)明生長的單層石墨烯在銅箔表面的掃描電子顯微鏡圖。
[0040]圖4為本發(fā)明石墨烯卷對卷分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖4中各標記如下:
[0042]1支架體、2熱水池、3清洗池1、4清洗池I1、5進樣輥輪、6分離輥輪、7清洗導向輥輪1、8收卷導向棍輪1、9收卷棍輪1、10清洗導向棍I1、11收卷導向棍輪I1、12收卷棍輪I1、13電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
[0043]圖5為本發(fā)明石墨烯卷對卷分離裝置的實物照片。
[0044]圖6為本發(fā)明卷對卷熱水分離石墨烯的原理示意圖。
[0045]圖7為本發(fā)明石墨烯卷對卷分離裝置工作時的照片。
[0046]圖8為實施例1中制得的成卷的PET/EVA/graphene薄膜。
[0047]圖9為實施例1中制得的PET/EVA/graphene薄膜的掃描電子顯微鏡圖。
[0048]圖10為實施例1中制得的PET/EVA/graphene薄膜的X射線光電子能譜表征圖。
[0049]圖11為實施例1中制得的PET/EVA/graphene薄膜的透光性能表征。
[0050]圖12為實施例1中制得的PET/EVA/graphene薄膜的導電性能表征。
[0051]圖13為實施例1中銅箔重復生長的照片以及拉曼質(zhì)量表征。
【具體實施方式】
[0052]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0053]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0054]下述實施例中結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于下述實施例。
[0055]銅箔使用工業(yè)電解銅箔(蘇州福田金屬有限公司生產(chǎn)，純度99.9%，厚度18μπι，表面粗糙度為0.25 μπι)，使用前，將銅箔裁剪成為10cm寬度，5m長度。
[0056]對轉(zhuǎn)移完成后塑料基底上的石墨烯進行表征，包括導電性測量，透光性測量，表面元素分析，測量方法如下:
[0057]面電阻測量:使用四探針測量儀(廣州四探針有限公司，RTS-4四探針測量儀)測量，每一個樣品三次測量取其平均值作為測量值；
[0058]透光性測量:使用紫外可見近紅外光譜儀(Perkin-Elmer Lambda 950UV_Vis光譜儀)測量，扣除PET/EVA基底；
[0059]表面潔凈測試:使用X射線光電子能譜(Kratos Axis Ultra-DLDSpectrophotometer 光譜儀)測量。
[0060]實施例1、將CVD石墨烯向塑料基底卷對卷轉(zhuǎn)移[0061 ] 一、CVD石墨稀卷對卷生長
[0062]如圖1所示，卷對卷宏量制備石墨烯的裝置，它包括高溫生長系統(tǒng)、氣體供應系統(tǒng)(圖中未示)、低壓系統(tǒng)(圖中未示)、運轉(zhuǎn)系統(tǒng)和降溫系統(tǒng)(圖中未示)。高溫生長系統(tǒng)為一高溫管式爐1 ;氣體供應系統(tǒng)與高溫管式爐連通，通過進氣口 2 (分為氫氣進氣入口和甲烷氣體入口)為高溫生長系統(tǒng)提供氣體，它包括氫氣供應系統(tǒng)和甲烷供應系統(tǒng)；低壓系統(tǒng)分別通過進樣真空腔體3和收樣真空腔體4與高溫管式爐的兩端連接，用于控制高溫管式爐內(nèi)的壓強；運轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括為運轉(zhuǎn)提供動力的步進電機5、進樣輥輪6和收樣輥輪7，進樣輥輪6位于進樣真空腔體3內(nèi)，收樣輥輪7位于收樣真空腔體4內(nèi)；降溫系統(tǒng)為循環(huán)冷凝水機，內(nèi)置于收樣輥輪7內(nèi)，為生長完后的銅箔降溫。
[0063]制備過程如下:
[0064]卷形Cu箔8被裝載到高溫管式爐1中，纏繞在進樣輥輪6 (位于進樣真空腔體3)和收樣輥輪7 (位于收樣真空腔體4)上，并關(guān)閉真空腔體腔門。開啟低壓系統(tǒng)，將進樣真空腔室3、高溫管式爐1和收樣真空腔室4內(nèi)抽真空，排出雜質(zhì)氣體?？刂聘邷毓苁綘t中石墨烯的生長條件:在流量為50sCCm的氫氣氣氛下將爐體溫度升至1000°C (通過氫氣氣體入口)，體系壓強約為60Pa，然后將氫氣流量改為lOsccm，通入36sccm的甲烷氣體(通過甲烷氣體入口)，保持1000°C，步進電機5控制銅箔的運轉(zhuǎn)速率為lr/min，銅箔貼著石英管壁，在進樣輥輪6和收樣輥輪7之間同步運轉(zhuǎn)通過高溫區(qū)(高溫管式爐1)，銅箔通過高溫區(qū)之后收集在收樣輥輪7上，在收樣輥輪7內(nèi)置的循環(huán)冷凝水機的冷卻水作用下冷卻降溫，運轉(zhuǎn)完后，關(guān)閉氫氣和甲烷，關(guān)閉管式爐的加熱，自然降溫，達到室溫后打開爐體，取出銅箔8 (graphene/Cu)。
[0065]制備的成卷的graphene/Cu的照片如圖2所示，graphene/Cu的典型電子顯微鏡照片如圖3所示，大面積為單層石墨烯，有少量的雙層或者多層小島。
[0066]二、CVD石墨稀向塑料基底卷對卷轉(zhuǎn)移
[0067]如圖4所示，本發(fā)明卷對卷分離裝置包括支架體1、熱水池2、清洗池和電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述清洗池包括清洗池I 3和清洗池II 4 ;支架體上平行設(shè)置若干個輥輪，分別為:用于對成卷的復合結(jié)構(gòu)進行放卷的進樣輥輪5 ;由兩個緊鄰設(shè)置的輥軸組成的用于控制復合結(jié)構(gòu)中的石墨烯層和銅箔層向相反方向運動的分離輥輪6;沿著石墨烯層的傳送方向，依次設(shè)置的用于控制石墨烯層向清洗池I方向傳送的清洗導向輥輪I 7、位于清洗池I內(nèi)用于控制石墨烯層進出清洗池I的清洗輥輪I (圖中未示)、用于控制石墨烯層向收卷輥I運動的收卷導向輥輪I 8和收卷輥輪I 9;沿著銅箔層的傳送方向，依次設(shè)置的用于控制銅箔層向清洗池II方向傳送的清洗導向輥輪II 10、位于清洗池II內(nèi)用于控制銅箔層進出清洗池II的清洗輥輪II (圖中未示)、用于控制銅箔層向收卷輥輪II運動的收卷導向輥輪II 11和收卷輥輪II 12 ;電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)13為收卷輥輪II 12提供動力(收卷輥輪I 9中的電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)圖中未示)，實物照片如圖5所示。
[0068]在使用時，壓印粘合好的PET/EVA/graphene/Cu薄膜纏在支架體1的進樣棍輪5上，穿過所述分離輥輪中的兩個緊鄰設(shè)置的輥輪之間的空隙，并預先部分分離得到PET/EVA/graphene薄膜和銅箔分別纏繞在收卷棍輪I和收卷棍輪II上，在電機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)的帶動下通過熱水池2，在分離棍輪6的作用下PET/EVA/graphene/Cu薄膜向相反的方向運動，分離得到PET/EVA/graphene和銅箔，其分離原理如圖6示意圖和圖7照片所示，PET/EVA/graphene在清洗導向棍輪I 7的作用下進入清洗池3清洗，在收卷導向棍輪I 8和收卷棍輪I 9的作用下收樣，得到成卷的轉(zhuǎn)印到塑料上的石墨稀薄膜(PET/EVA/graphene);同理，銅箔在清洗導向輥輪II 10的作用下進入清洗池II 4內(nèi)進行清洗，在收卷導向輥II 11和收卷輥II 12的作用下收樣，得到成卷的銅箔。
[0069]采用上述石墨稀卷對卷分離的裝置，將上述制備得到的成卷的graphene/Cu轉(zhuǎn)移至塑料基底上，具體步驟如下:
[0070](1)在大氣環(huán)境中，將graphene/Cu放置在100°C的熱臺上加熱10分鐘(銅箔一側(cè)與熱臺貼合)，加速銅箔基底的氧化。
[0071](2)使用商業(yè)熱裱膜PET/EVA (得力3817塑封膜，PET厚度75 μ m，EVA厚度50 μ m)，使用申廣SCL-300型號塑封機，第二檔，設(shè)置100°C的溫度，以及一定的壓力使得EVA軟化粘合石墨稀和銅箔，熱壓速度為lcm/s，得到成卷的PET/EVA/graphene/Cu疊層薄膜。
[0072](3)恒溫水浴鍋中加入去離子水，并采用熱臺控制恒溫水浴為50°C，將成卷的PET/EVA/graphene/Cu薄膜浸沒到去離子水中浸泡2min。
[0073](4)將步驟(3)得到的成卷的PET/EVA/graphene/Cu薄膜一端部分分離，按照圖4所示纏繞到運轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個收樣輥輪上。啟動電機，調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)速度為lcm/s，銅箔和PET/EVA/graphene分離，并分別得到成卷的銅箔和PET/EVA/graphene薄膜(如圖8所示)，至此完成石墨烯向塑料基底的轉(zhuǎn)化。
[0074]用氮氣搶吹干銅箔和PET/EVA/graphene薄膜。對上述制得的導電薄膜(PET/EV