[发明专利]石墨烯透明导电薄膜的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯导电薄膜的制作方法，尤其是石墨烯透明导电薄膜的制作工艺。 

背景技术

随着科学技术的发展，社会对新型材料的需求也越来越多。材料是人类文明进步  和科技发展的物质基础，材料的更新使人们的生活也发生了巨大变化。目前，蓬勃发展的新型透明而又导电的薄膜材料在液晶显示器、触摸屏、智能窗、太阳能电池、微电子、信息传感器甚至军工等领域都得到了广泛的应用，并且正在渗透到其它科技领域中。由于薄膜技术与多种技术密切相关，因而激发了各个领域的科学家们对薄膜制备及其性能的兴趣。 

导电薄膜是一种能导电、实现一些特定的电子功能的薄膜，被广泛用于显示器、触  摸屏和太阳能电池等电子器件中。目前，作为一种透明而又导电半导体材料氧化铟锡(ITO），一直广泛应用于薄膜领域。通过在透明基材上采用磁控溅射蒸镀 ITO 制备透明导电薄膜，透明基材包括如玻璃和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜等。因为氧化铟锡具有高电导率、高通光率，所以成为制备导电薄膜的主要材料之一。但是，氧化铟锡导电薄膜在使用过程中也存在一些缺点，包括 : (1) 铟资源较少，导致价格持续上涨，使得 ITO 成为日益昂贵的材料，如喷涂、脉冲激光沉积、电镀等。并且氧化铟有一定毒性，回收利用不合理易造成环境污染。(2) ITO 脆的性质使其不能满足一些新应用 ( 例如可弯曲的  柔性显示器、触摸屏、有机太阳能电池 ) 的性能要求，不适用于下一代柔性电子器件的生产。石墨烯独特的二维晶体结构，赋予了它独特的性能，研究发现，石墨烯具有优良的机械性能及优异的电学性质，常温下石  墨烯的电子迁移率可达 15000cm ² v ^-1 s ^-1，而电阻率仅为 10 ^-6Ωcm。石墨烯在许多方面比氧化铟锡具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和价格等。  因此石墨烯非常有望代替氧化铟锡，用来发展更薄、导电速度更快的柔性电子器件。 

图案化技术在大面积电子器件和柔性电路中的实际应用必不可缺。传统图案化技术制备过程复杂，而且图案的清晰度较差。印刷电子技术是一种新型图案化电子制造技术，通过将电子油墨转印到不同衬底上即可制备出大尺寸的电子器件，这种制备方法的最大特  点是大面积、柔性化与低成本。但是，油墨的不均匀性和成膜时间较长一种阻碍着这项技术的发展。 

凹版印刷是一种将凹版凹坑中所含的油墨直接压印到承印物上的制备技术。由于其具备产量高和印刷质量好等优点，现已成为制备柔性图案化电子器件的一种有效工艺手段。凹版印刷要求油墨具有浓度高，分散均匀和黏度小等特点，石墨烯是一种高度疏水性物质，在溶液中溶解度低，易聚沉，为了能够得到浓度高、稳定分散的石墨烯油墨，很多研究小  组将表面分散剂加入到石墨烯溶液中。但是，表面分散剂的加入会直接影响到石墨烯的导  电性，从而导致制备出的导电薄膜的导电率大大下降，而氧化石墨烯是一种亲水性物质，在  水溶液中溶解度比石墨烯大很多。 

目前，石墨烯的制备方法主要有：微机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法、有机分子插层法等。自2006 年由 Somani 等采用化学气相沉积法，以莰酮 ( 樟脑 ) 为前驱 体，在镍箔上得到石墨烯薄膜，科学家们取得了很多在不同基体上得到厚度可控石墨烯片层的研究进展。通过在金属基体上进行化学刻蚀，石墨烯片层分离开来并转移到另一基体上，这就免去了复杂的机械或者化学处理方法而得到高质量的石墨烯片层。韩国和日本等国纷纷采用这种方法制备出了大尺寸石墨烯透明导电薄膜，期望的主要应用领域是在平面显示器上，充当阳极。例如在新的有机发光显示器（OLED）上的开发，OLED 具有成本低、全固态、主动发光、亮度高、对比度高、视角宽、响应速度快、厚度薄、低电压直流驱动、功耗低、工作温度范围宽、可实现软屏显示等特点，成为未来显示器技术的发展方向。 

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明的目的是提供一种墨烯透明导电薄膜的制作工艺，该制备方法成膜时间短、可实现低成本、大规模的批量生产，而且制备出的石墨烯导电薄膜的导电率高、柔韧性好、图案清晰度高，提高透明导电薄膜的耐酸碱性，并降低成本。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

一种图案化石墨烯导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯导电薄膜包括石墨烯层和薄膜作为基材，所述薄膜的厚度为150~200μm，厚度公差小于 ±2μm，透光率大于 93%，雾度小于 1%；所述薄膜表面还有一层硬度3H以上的硬化层；