一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置，尤其是一種將石墨烯轉(zhuǎn)移至襯底上的裝置。本實(shí)用新型專利技術(shù)的石墨烯轉(zhuǎn)移裝置簡(jiǎn)單易行，可以簡(jiǎn)易地將大面積石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到任意襯底上并且損傷較小。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置
本技術(shù)涉及一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置，尤其是一種將石墨烯轉(zhuǎn)移至襯底上的裝 置，屬于導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的六方蜂窩狀二維晶體。由于石墨烯具有優(yōu)異的電 學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)特性，因此其在材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如用于制造透明電極、以 及更薄、開關(guān)速度更快的電子元件等。目前，石墨烯的制備方法主要包括:機(jī)械剝離法、化學(xué)剝離法、外延法、溶劑剝離 法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)。其中，化學(xué)氣相沉積法是制備大尺寸石墨烯薄膜的方法之一。 但是，通過化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯薄膜通常附著于金屬箔襯底上，需要進(jìn)行后續(xù)的 轉(zhuǎn)移步驟從而將其轉(zhuǎn)移至其它襯底上。所述轉(zhuǎn)移步驟通常為:在石墨烯表面旋涂一層有機(jī) 物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，然后在腐蝕液中把金屬箔腐蝕掉，從而使由有機(jī)物薄膜 和石墨烯薄膜構(gòu)成的薄膜漂浮在腐蝕液表面。然后將這層薄膜在去離子水中反復(fù)清洗，隨 后將由有機(jī)物薄膜支撐的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至其它襯底上，再用溶劑除去有機(jī)物薄膜，從而 得到在其它襯底上的石墨烯薄膜。然而，當(dāng)通過以上化學(xué)氣相沉積法轉(zhuǎn)移大面積的石墨烯薄膜時(shí)，由于有機(jī)物薄膜 厚度較薄(例如幾百納米)，并且其在轉(zhuǎn)移過程中沒有支撐，因此不易操作，而且容易導(dǎo)致石 墨烯薄膜破損，所以一般在轉(zhuǎn)移較大面積的石墨烯時(shí)具有局限性，在轉(zhuǎn)移過程中容易破損。 另一方面，這層有機(jī)薄膜也不能太厚，否則在轉(zhuǎn)移到襯底上時(shí)將無法在襯底上攤平，使得溶 解這層有機(jī)物時(shí)，石墨烯會(huì)破損。另外，在腐蝕銅箔以及從腐蝕液中撈取有機(jī)薄膜和石墨烯 薄膜的過程中，腐蝕液很容易流到或滴到有機(jī)物薄膜和石墨烯薄膜構(gòu)成的薄膜上表面，即 使在去除有機(jī)薄膜以后，仍然會(huì)在石墨烯薄膜上形成無法去除的黃色污潰，嚴(yán)重影響石墨 烯薄膜的透光性和外觀。而且，這種傳統(tǒng)的讓有機(jī)薄膜和石墨烯薄膜漂浮在腐蝕液上的方 法需要占地面積很大的腐蝕池。所以，根據(jù)以上種種原因，這種傳統(tǒng)的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)片方式 很難被用來進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化石墨烯薄膜轉(zhuǎn)片工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的一個(gè)方面提供了一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置，其包括至少一個(gè)透氣的轉(zhuǎn) 移壁，所述轉(zhuǎn)移壁與轉(zhuǎn)移裝置的其它壁一起構(gòu)成腔體，所述腔體具有至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓 的控制裝置。本技術(shù)的轉(zhuǎn)移裝置及其腔體可以為適合操作的任何形狀，例如正方體、長方 體、圓柱體等。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案，本技術(shù)的轉(zhuǎn)移裝置可以具有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn) 移壁，如果合適，其優(yōu)選具有1、2、3、4或5個(gè)轉(zhuǎn)移壁。所述轉(zhuǎn)移壁的外表面可以是平的或不 平的。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案，在本技術(shù)的轉(zhuǎn)移裝置中，所述至少一個(gè)透 氣的轉(zhuǎn)移壁包括由至少一個(gè)透氣層構(gòu)成的透氣部分。對(duì)于該透氣部分中透氣層的層數(shù)并沒 有特別限制，例如，其可以為一層或多層，優(yōu)選為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10層或更多層，更優(yōu) 選為1、2、3、4或5層。透氣部分外表面積可以與需要轉(zhuǎn)移的石墨烯薄膜的面積大小相適應(yīng)， 例如其可以等于、小于或大于石墨烯薄膜的面積，優(yōu)選等于或小于石墨烯薄膜的面積。此 夕卜，優(yōu)選地，所述透氣部分外表面盡可能的大。特別優(yōu)選地，所述透氣部分的外表面是平的 或基本上平的。如果需要，所述轉(zhuǎn)移壁的可以是整體全部透氣的。所述透氣層可以為由透氣材料構(gòu)成的透氣膜，包括由有機(jī)材料、無機(jī)材料或復(fù)合 材料(例如聚合物、皮革、織物、紙張和/或陶瓷等)構(gòu)成的透氣膜。所述透氣材料優(yōu)選為惰 性材料。所述透氣膜上還可以具有一個(gè)或多個(gè)透氣孔。所述透氣層也可以是由非透氣材料構(gòu)成的多孔膜，包括由有機(jī)材料、無機(jī)材料或 復(fù)合材料(例如金屬、聚合物(如塑料)和/或氧化物等構(gòu)成的多孔膜，所述材料優(yōu)選為惰性 材料。優(yōu)選地，本技術(shù)的轉(zhuǎn)移裝置的一部分或全部由惰性材料制成。優(yōu)選地，透氣層的厚度可以根據(jù)石墨烯的轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)透氣層為多層時(shí)， 不同透氣層之間的厚度可以相同或不同。其中，使用橢偏光譜儀測(cè)定，所述厚度各自獨(dú)立地 優(yōu)選為 50 ii m 至 5mm,更優(yōu)選為 100 u m、125 u m、0.3mm、0.36mm、0.5mm、0.9mm、lmm、2mm、3mm 或 4mm。優(yōu)選地，所述多孔膜的孔徑可以根據(jù)石墨烯的轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。同一多孔膜的 孔徑，以及當(dāng)多孔膜為多層時(shí)不同多孔膜的孔徑之間可以相同或不同，并且各自獨(dú)立地優(yōu) 選為 20nm 至 5mm,更優(yōu)選為 50nm、lOOnm、150nm、200nm、220nm、25 u m>50 u m、100 u m、0.1mm、0.5mm、0.6mm、lmm、2mm、3mm或4mm。特別優(yōu)選地，上述孔徑為厚度的0.1-10倍，例如0.5、1、2、3、4或5倍。在一個(gè)實(shí)施方案中，多孔膜的孔徑為相鄰層厚度的0.1-10倍，例如0.5、1、2、3、4 或 5 倍。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案，除轉(zhuǎn)移壁的透氣部分之外，本技術(shù)轉(zhuǎn)移裝 置中構(gòu)成腔體的壁的其它部分(即，不僅包括除轉(zhuǎn)移壁之外的其它壁，還包括轉(zhuǎn)移壁的非透 氣部分)由非透氣的材料構(gòu)成。所述非透氣的材料在本領(lǐng)域中也是已知的，例如有機(jī)材料、 無機(jī)材料或復(fù)合材料等，其實(shí)例為金屬或聚合物(例如塑料)。所述非透氣的材料優(yōu)選為惰 性材料。優(yōu)選地，構(gòu)成腔體的相鄰壁之間緊密結(jié)合。更優(yōu)選地，除轉(zhuǎn)移壁上的透氣部分外， 所述腔體的其它任何部分均為非透氣的。在本技術(shù)轉(zhuǎn)移裝置中，腔體具有至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓的控制裝置，從而在需 要時(shí)將腔體內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至負(fù)壓、正壓或環(huán)境壓力。在一個(gè)實(shí)施方案中，該氣壓控制裝置為中空的管路，其一端伸入腔體內(nèi)部。所述管 路的另一端可以與氣泵連接，從而在需要時(shí)使腔體內(nèi)部達(dá)到需要的壓力。所述腔體內(nèi)氣壓的控制裝置的安裝位置沒有特別限制，其可以安置于腔體的任何 壁上，例如安置于轉(zhuǎn)移壁的非透氣部分(如果存在)或非轉(zhuǎn)移壁上。所述氣壓控制裝置可以存在一個(gè)或多個(gè)，例如1、2、3或4個(gè)。當(dāng)存在2個(gè)以上的 控制裝置時(shí)，它們可以同時(shí)工作或交替工作。或者，它們可以根據(jù)例如以下的方式工作:其 中一個(gè)(或多個(gè))控制裝置在需要時(shí)將腔內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至負(fù)壓或環(huán)境壓力，另一個(gè)(或多個(gè))控 制裝置則在需要時(shí)將腔內(nèi)壓力調(diào)節(jié)至正壓或環(huán)境壓力。例如，其中一個(gè)控制裝置為抽氣裝置(如管路)，另一個(gè)控制裝置為進(jìn)氣裝置(如管路)。優(yōu)選地，腔體內(nèi)氣壓的控制裝置的腔體 內(nèi)部分還可以具有一個(gè)或多個(gè)出氣口或噴頭。所述轉(zhuǎn)移裝置可以包括至少一個(gè)向腔體內(nèi)通入流體的裝置。其中，所述流體可以 為水或其它惰性的有機(jī)或無機(jī)溶劑，優(yōu)選為去離子水。該裝置可以是可以向腔體內(nèi)通入水 的裝置(如管路)，即進(jìn)水裝置(管路)。優(yōu)選地，當(dāng)向腔體內(nèi)通入流體時(shí)，該裝置的腔體內(nèi)部 分還可以具有一個(gè)或多個(gè)出水口或噴頭。優(yōu)選地，當(dāng)所述腔體壁上同時(shí)安置有至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓的控制裝置和至少一個(gè) 通入流體裝置時(shí)，可以將至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓的控制裝置和至少一個(gè)通入流體裝置合并。 即，使用同一裝置實(shí)現(xiàn)兩種功能，例如使用同一裝置(如管路)進(jìn)氣和/或進(jìn)流體。優(yōu)選地，本技術(shù)的石墨烯轉(zhuǎn)移裝置的轉(zhuǎn)移壁上還設(shè)置有密封裝置。所述密封 裝置可以在轉(zhuǎn)移過程中防止腐蝕液進(jìn)入腔體。對(duì)于密封裝置沒有特別的限制，例如其可以 為法蘭、密封圈、密封膠和/或密封帶等。所述密封裝置可以結(jié)合使用，例如可以同時(shí)使用 法蘭和密封圈。其中，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置，其包括至少一個(gè)透氣的轉(zhuǎn)移壁，所述轉(zhuǎn)移壁與轉(zhuǎn)移裝置的其它壁一起構(gòu)成腔體，所述腔體具有至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓的控制裝置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨烯的轉(zhuǎn)移裝置，其包括至少一個(gè)透氣的轉(zhuǎn)移壁，所述轉(zhuǎn)移壁與轉(zhuǎn)移裝置的其它壁一起構(gòu)成腔體，所述腔體具有至少一個(gè)腔體內(nèi)氣壓的控制裝置。2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述轉(zhuǎn)移裝置的一部分或全部由惰性材料制成。3.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述至少一個(gè)透氣的轉(zhuǎn)移壁包括由至少一個(gè)透氣層構(gòu)成的透氣部分。4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述透氣層為由透氣材料構(gòu)成的透氣膜或由非透氣材料構(gòu)成的多孔膜。5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述由透氣材料構(gòu)成的透氣膜為多孔膜。6.如權(quán)利要求4或5所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述透氣層可以為一層或多層，當(dāng)其為多層時(shí)，不同透氣層之間的厚度可以相同或不同；同一多孔膜的孔徑，以及當(dāng)多孔膜為多層時(shí)不同多孔膜的孔徑之間可以相同或不同。7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述透氣層的厚度各自獨(dú)立地為50至5mm。8.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中同一多孔膜的孔徑，以及當(dāng)多孔膜為多層時(shí)不同多孔膜的孔徑各自獨(dú)立地為20nm至5mm。9.如權(quán)利要求1、2、4、5、7和8中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述轉(zhuǎn)移裝置包括至少一個(gè)向腔體內(nèi)通入流體的裝置。10.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)移裝置 ，其中所述轉(zhuǎn)移裝置包括至少一個(gè)向腔體內(nèi)通入流體的裝置。11.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述轉(zhuǎn)移裝置包括至少一個(gè)向腔體內(nèi)通入流體的裝置。12.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)移裝置，其中所述流體為水或其它惰性的有機(jī)或無機(jī)溶劑。13.如權(quán)利要求10或11中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)移裝置...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭鵬，金虎，周振義，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常州二維碳素科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：