[发明专利]一种石墨烯胶膜及其制备方法和石墨烯的转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术，具体涉及一种石墨烯胶膜及其制备方法和石墨烯的转移方法。

背景技术

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化形成六角格子的单层片状结构的新材料，只有一个碳原子厚度。是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，导热系数高，超过碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过纳米碳管或硅晶体管，而电阻率只约10^～6Ω·cm，比铜或银更低，是目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。2004年，由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯转移是石墨烯实验测量和应用中关键的一步，传统转移方法就是利用PMMA胶来实现，具体可参考Transfer ofLarge~Area Graphene Films for High~Performance TransparentConductive Electrodes，Xuesong Li，Nano Lett.,2009,9(12),pp4359–4363。首先，在铜或其他基底上生长好石墨烯；其次，在石墨烯上甩上一层PMMA胶，待胶风干后，用合适溶液，将基底腐蚀掉；而后将附带一层PMMA胶的石墨烯，用滤纸捞出，再清水中反复冲洗清洁多次；最后，用目标衬底将冲洗干净、附着有PMMA胶的石墨烯捞出，接着用丙酮将PMMA胶去掉，则在目标衬底上得到了完整的石墨烯。利用此方法转移石墨烯，是目前的常用手段，但多次用滤纸从溶液中捞取石墨烯，会对石墨烯造成损伤，并且PMMA胶材质较软，难以自支撑，只能从溶液中捞取，若想转移到固定位置，操作性较差。另外，在最后用丙酮清洗去除PMMA的一步中，往往难以清洁干净，会有PMMA残余，且容易产生褶皱，影响到石墨烯的后续测量和应用。而且，石墨烯作为一种新的纳米材料，对于石墨烯的物理性质的研究非常重要。由于以现有方法转移的石墨烯不具有自支撑性，仍需要借助其他沉底作为支撑，且转移后石墨烯会产生褶皱和破损，因此若对其进行物理测试，不行石墨烯本身性能会受到影响，则操作复杂，设备要求高，且周期长。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出一种利用聚乙烯醇缩醛胶（Polyvinyl Butyral）制备高质量石墨烯胶膜的方法，用此方法可大量制备高质量石墨烯胶膜产品。

本发明的一个目的在于提供一种石墨烯胶膜。

本发明的石墨烯胶膜包括：聚乙烯醇缩醛胶；及在聚乙烯醇缩醛胶之上的石墨烯薄膜。

本发明的另一个目的在于提供一种石墨烯胶膜的制备方法。

本发明的一种石墨烯胶膜的制备方法，包括以下步骤：

1）提供在基底上生长好的石墨烯薄膜；

2）在石墨烯薄膜的表面旋涂聚乙烯醇缩醛胶；

3）将涂有胶的薄膜放置入可以腐蚀基底的腐蚀溶液中，让胶表面向上，整个薄膜悬浮在腐蚀溶液中浸泡，将基底完全腐蚀干净，形成以胶自支撑的柔性的石墨烯胶膜。

进一步，本发明的方法还包括，在形成了石墨烯胶膜后，将腐蚀掉基底的石墨烯胶膜从溶液的表面拎出来，用去离子水反复泡洗干净4~6次后，待石墨烯胶膜自然风干，得到易于保存和后续测量的石墨烯胶膜。

本发明采用聚乙烯醇缩醛胶制备石墨烯胶膜，由于聚乙烯醇缩醛胶具有很好的粘性和支撑性，且化学性质稳定，制备得到的石墨烯胶膜具有自支撑，不仅可以剪裁，还可以直接利用镊子等夹具将其贴到任何需要的目标衬底上，实现定向而大面积的转移。本发明的方法制备的石墨烯胶膜由于具有自支撑，不必存放在溶液中，在腐蚀掉衬底形成石墨烯胶膜后，从腐蚀溶液表面拎出来，洗净风干，直接存储在干净的收纳盒中，便于存储和后续测试使用。聚乙烯醇缩醛胶包括利用聚乙烯醇缩醛胶得到的各种粘合剂，如聚乙烯醇缩甲醛PVF胶和聚乙烯醇缩丁醛PVB胶等。

本发明的制备方法进一步包括：利用万用表判定石墨烯胶膜是否导通良好，即用两个标笔分别点在石墨烯胶膜的两端测量电阻值，若不理想则可以重复以上步骤重新制备。本发明的方法制备的石墨烯胶膜，由于具有自支撑，可以直接将万用表的两个标笔，分别点在石墨烯胶膜的两端进行导通测量，操作简单方便。而且，如果导通不好，还可以重新反复制备。

本发明的又一个目的在于提供了一种石墨烯的转移方法。