一種石墨烯薄膜基底的處理液、處理方法及石墨烯薄膜的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種石墨烯薄膜基底的處理液及其制備方法、石墨烯薄膜基底的處理方法和石墨烯薄膜的制備方法，所述石墨烯薄膜基底的處理液采用多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液，其濃度為0.01?1wt％。多巴胺鹽酸鹽可以有效地溶解在醇類、水或其他溶劑中。將目標基底在其溶液中浸泡一段時間后，通過增壓或加熱的方式與石墨烯/基底/石墨烯貼合或者與膠膜/石墨烯的石墨烯面貼合。前者需要將金屬基底刻蝕而后形成目標基底/聚合物/石墨烯結構，后者只需揭去膠膜便可形成目標基底/聚合物/石墨烯。該聚合物能夠使目標基底與石墨烯之間的附著力大幅度增加的同時解決因轉移問題帶來的方阻上升和方阻均勻性問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種石墨烯薄膜制備過程中的轉移技術，具體涉及一種石墨烯薄膜基底的處理液、處理方法及石墨烯薄膜的制備方法。
技術介紹
在個人電腦、電視、手機、車載導航等電子設備上，液晶顯示元件、觸摸屏的使用得到了普及。對于這些液晶顯示元件、觸摸屏等器件而言，透明的配線、像素電極或端子的一部分中需要使用透明導電膜。作為透明導電膜的材料，一直以來，多使用氧化銦錫等材料，但由于銦元素是稀有金屬，并且銦的氧化物有毒，不環保。在此背景下，石墨烯材料受到了人們極大關注，然而，由于石墨烯是二維結構，厚度僅有0.34nm，注定石墨烯與基底間的附著力較差。因此如何潔凈地牢固地，并有效地轉移石墨烯正越來越受到關注。在轉移CVD石墨烯方面有以下幾種技術，第一，將生長好的石墨烯(結構為石墨烯/基底//石墨烯，生長襯底為金屬或合金，生長襯底兩面都會沉積生長出石墨烯，一般的，一面生長的石墨烯品質好，為作需要的產品予以應用，另一面生長的石墨烯品質略為欠佳，為作犧牲層舍棄)以壓力或加熱或UV固化的方式與涂有膠黏劑或固化劑轉移目標基底壓合在一起，后采用刻蝕的方法舍棄一面的石墨烯從而得到目標基底/石墨烯結構。這種方法只適用于柔性目標較低，對Si/SiO2、玻璃基底等轉移較為困難，而且代價較高，附著力和方阻都會受到較大影響。第二種方法是膠膜(PDMS(聚二甲基硅氧烷)膠膜最優)轉移法。該方法將石墨烯/生長基底//石墨烯的刻蝕與轉移分為兩個階段，在刻蝕階段將膠膜與石墨烯/生長基底//石墨烯復合，刻蝕過后形成膠膜/石墨烯結構，因為膠膜與石墨烯間的附著力很差，膠膜上的石墨烯很容易轉移到任意的柔性和非柔性基底。這種方法適用基底很廣，而且轉移干凈，殘留雜質很少。但是，目標基底與石墨烯之間附著力較差和方阻上升及方阻均勻性下降等的問題。于是，為了解決這個問題，有的研究人員在PET表面涂一層EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)。這種方法成為目前狀態下解決石墨烯附著力差的常用方法。可是，由于EVA的形變大，耐熱性差轉移后的石墨烯方阻上升較大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種可以大幅度增加目標基底與石墨烯之間的附著力的石墨烯薄膜基底處理液及制備方法；本專利技術的另一目的是提供一種利用上述處理液對石墨烯轉移過程中的目標基底的處理方法；本專利技術的又一目的是提供兩種利用上述處理液的石墨烯薄膜的制備方法；本專利技術的又一目的是提供一種柔性電極，采用上述方法獲得的石墨烯薄膜為作電極材料。本專利技術的目的通過以下技術方案來具體實現：一種石墨烯薄膜基底的處理液，所述處理液采用多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液，其濃度為0.01-1wt％。優選地，所述多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液的濃度為0.1wt％。優選地，所述多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液pH值為8-9。上述的石墨烯薄膜基底的處理液的制備方法，將多巴胺鹽酸鹽溶于水或乙醇中，用苛性堿或者氨水調節溶液的pH值至8-9。一種石墨烯薄膜基底的處理方法，將基底浸泡在上述的石墨烯薄膜基底的處理液中，浸泡1-48h，烘干，即可在基底上形成一層聚合物層。優選地，浸泡8h。浸泡時間與基底吸附多巴胺的厚度有直接關系，經多次反復不同的實驗發現，時間短目標基底吸附不充分，時間超過8h吸附的增強效果不明顯，故，在浸泡達到8h時，基底吸附鹽酸多巴胺基本飽和，在增加時間厚度會增加但會影響效率。鹽酸多巴胺(CAS:62-31-7)，也稱4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚鹽酸鹽、多巴胺鹽酸鹽，英文名3-Hydroxytyraminehydrochloride。結構式如下：多巴胺鹽酸鹽為白色針狀結晶或結晶性粉末；易溶于水，溶于甲醇和熱95％乙醇，溶于氫氧化鈉溶液，不溶于醚、氯仿、苯；無氣味，味微苦。為白色或類白色有光澤的結晶；無臭，味微苦；露置空氣中及遇光色漸變深。本品在水中易溶，在無水乙醇中微溶，在氯仿或乙醚中極微溶解。鹽酸多巴胺中的多巴胺是一個雙酚和一個長鏈氨基結構，本專利技術將其置于弱堿性環境中，此時，多巴胺在水溶液中,鹽酸多巴胺的鄰苯二酚基團很容易被氧化,生成具有鄰苯二醌結構的多巴胺醌化合物。本專利技術創意性的利用在產生多巴胺醌化合物后，多巴胺和多巴胺醌之間發生的歧化反應。使多巴胺醌在基材表面產生半醌自由基，然后偶合形成交聯鍵，交聯的聚合物具有苯環的大π鍵結構可以與石墨烯之間相互作用，另外苯環周圍的酚基及氨基可以石墨烯邊緣的微量羥基作用總而提高石墨烯在基底的吸附力。具體反應，參見下述反應式：此時，利用這自由基的偶合，無需苛刻的聚合條件，便形成了主動的自由基聚合過程，形成自聚物，同時使基體材料表面形成緊密附著的交聯復合層，即聚合物層。優選地，烘干溫度為30-100℃。溫度太高聚合程度大對于石墨烯貼合不利，溫度太低則難以烘干，最佳烘干溫度為60℃。也可以采用氣槍吹干。下面介紹兩種石墨烯薄膜的制備方法，采用CVD法沉積好的石墨烯/金屬襯底//石墨烯，生長襯底兩面都會沉積生長出石墨烯，一般的，一面生長的石墨烯品質好，為作需要的產品予以應用，另一面生長的石墨烯品質略為欠佳，為作犧牲層舍棄。本專利技術文件中，石墨烯/金屬襯底//石墨烯中，“/”連接需要留存的石墨烯，“//”連接需要犧牲的石墨烯。將需要留存的石墨烯在轉移至目標基底的過程中采用了上述基底處理方法。具體轉移過程，可以為直接轉移法，也可以是膠膜轉移法。直接轉移法，包括如下步驟：1)按照上述的石墨烯薄膜基底的處理方法對基底進行處理，形成帶有聚合物層的基底；2)將生長好的石墨烯/金屬襯底//石墨烯中留用的石墨烯一側與帶有聚合物層的基底通過加壓或加熱的方法進行貼合，形成石墨烯//金屬襯底/石墨烯/聚合物/基底的結構；3)刻蝕掉金屬襯底//石墨烯，形成石墨烯/聚合物/基底的結構，即可。膠膜轉移法，包括如下步驟：1)按照上述的石墨烯薄膜基底的處理方法對基底進行處理，形成帶有聚合物層的基底；2)采用膠膜法將生長好的石墨烯/金屬襯底//石墨烯中需要轉移的石墨烯層的一側與膠膜貼合，形成石墨烯//金屬襯底/石墨烯/膠膜；3)刻蝕掉金屬底金屬襯底//石墨烯，形成石墨烯/膠膜的結構；4)將石墨烯/膠膜的石墨烯的一側與帶有聚合物層的基底通過加壓或加熱的方法進行貼合，形成膠膜/石墨烯/聚合物/基底的結構；5)去除膠膜，即可得到石墨烯/聚合物/基底的結構，即為本專利技術石墨烯薄膜。上述兩種方法中，與帶有聚合物層的基底貼合時，優選采用0.1Mpa以上的壓力和80℃-150℃的溫度。例如：壓力可以為0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mpa、0.7Mpa、1Mpa、2Mpa、4Mpa，等等；溫度可以為80℃、85℃、90℃、92℃、100℃、106℃、110℃、115℃、120℃、127℃、130℃、131℃、138℃、140℃、144℃、150℃，等等。以0.2Mpa的壓力和120℃的溫度貼合條件最佳。一種柔性電極，采用上述的方法制得的石墨烯薄膜，為石墨烯/聚合物/基底的結構。優選地，所述柔性電極為液晶顯示元件、觸摸屏、可穿戴加熱設備、太陽能電池等裝置的柔性電極。以上所說的基底，適用于柔性目標基底，也適用于對Si/SiO2、玻璃基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種石墨烯薄膜基底的處理液，其特征在于：所述處理液采用多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液，其濃度為0.01?1wt％。

【技術特征摘要】
1.一種石墨烯薄膜基底的處理液，其特征在于：所述處理液采用多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液，其濃度為0.01-1wt％。2.根據權利要求1所述的石墨烯薄膜基底的處理液，其特征在于：所述多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液的濃度為0.1wt％。3.根據權利要求1所述的石墨烯薄膜基底的處理液，其特征在于：所述多巴胺鹽酸鹽的水或乙醇溶液pH值為8-9。4.根據權利要求1所述的石墨烯薄膜基底的處理液的制備方法，其特征在于：將多巴胺鹽酸鹽溶于水或乙醇中，用苛性堿或者氨水或其他堿性試劑調節溶液的pH值至8-9。5.一種石墨烯薄膜基底的處理方法，其特征在于：將基底浸泡在權利要求1-3任一項所述的石墨烯薄膜基底的處理液中，浸泡1-48h，優選8h，烘干，即可在基底上形成一層聚合物層。6.根據權利要求5所述的石墨烯薄膜基底的處理方法，其特征在于：烘干溫度為30-100℃，優選烘干溫度為60℃。7.一種石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：1)按照權利要求5-6任一項所述的方法對基底進行處理，形成帶有聚合物層的基底；2)將生長好的石墨烯/金屬襯底//石墨烯中留用的石墨烯一側與帶有聚合物層的基底通過加壓和/或加熱的方法進行貼合，形成石墨烯//金屬襯底/石墨烯\...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦喜超，楊軍，譚化兵，
申請(專利權)人：無錫格菲電子薄膜科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32