[发明专利]一种石墨烯多层堆叠转移方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯多层堆叠转移方法，属于石墨烯生产技术领域。

背景技术

石墨烯是近年来发现的二维纳米材料，具有众多优异性能。其中，极高的透 过率及超高的载流子迁移率，使其可作为全新的透明导电材料而备受工业界关 注。

现有成熟的石墨烯规模化制备的方法是化学气相沉积法(CVD)，CVD法制 备石墨烯一般选用不透明的金属作为生长基底，例如铜箔、镍箔等。然而，实际 应用中通常需将石墨烯转移到其它基底，例如柔性透明的PET、PEN基底。现 有石墨烯转移方法需借助过度支撑材料，如PMMA，硅胶薄膜、热释胶带等， 并配合湿法溶铜工艺，通过两次贴合过程将石墨烯转移到目标基底。存在操作过 程复杂，石墨烯易破损，转移效率低、成本高，溶铜废液污染等问题。此外， CVD生长石墨烯方阻较高，不能直接应用，必须对其进行掺杂以降低方阻，而 掺杂所用的小分子掺杂剂，例如乙二胺、硝酸、氯金酸等，与石墨烯作用力弱， 易挥发迁移，放置过程中导致石墨烯方阻不断增加，均匀性恶化，严重限制了石 墨烯的实际应用。

发明内容

为克服上述背景技术中的不足，本发明提供一种石墨烯多层堆叠转移方法， 避免不稳定的掺杂工艺，提高石墨烯电性能均匀稳定性，简化生产工艺。

本发明提供的一种石墨烯多层堆叠转移方法，该方法步骤如下：

步骤S01，在转移目标基底(01)表面涂布一层弹性透明涂层(02)，形成 目标基底/弹性透明涂层的复合结构1；所述弹性透明涂层(02)为聚二甲基硅氧 烷、聚苯基硅氧烷及它们的共聚物，或者为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中一种或几 种的共聚物，或者为包含聚环氧丙烷软连段的聚氨酯；所述弹性透明涂层(02) 的厚度为10～40um；

步骤S02，通过滚压方式将生长有石墨烯的铜箔与步骤S01中得到的复合结 构1压合，形成由目标基底(01)、弹性透明涂层(02)、石墨烯(03)和生长基 底铜箔(04)依次组成的复合结构2；其中，压合的压力范围为0.1MPa至0.6Mpa， 加热温度范围为50～130℃；

步骤S03，将步骤S02所述复合结构2通过滚压压紧，浸于电解质溶液中， 同时加电，鼓泡使石墨烯与生长基底铜箔(04)分离并贴合转移到目标基底上 (01)，形成目标基底(01)、弹性透明涂层(02)、石墨烯(03)依次组成的复 合结构3；其中，所施加压力范围为0.1MPa至1Mpa，加电电流范围为1～10A；

步骤S04，将步骤S03中所述复合结构3进行冲洗并吹干；

步骤S05，重复步骤S02至步骤S04，在已转移石墨烯表面再次叠层转移石 墨烯，直到所需石墨烯层数，形成目标基底(01)、弹性透明涂层(02)、多层石 墨烯(03)依次组成的复合结构4。

本发明通过对石墨烯转移目标基底涂布弹性透明涂层改性，结合电化学鼓泡 剥离方法，实现石墨烯快速完整转移，根据实际需求转移多层堆叠石墨烯，降低 石墨烯方阻并提高石墨烯电学性能均匀性和稳定性，简化了石墨烯薄膜生产工 艺，克服了上述背景技术中的不足。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种石墨烯多层堆叠转移方法步骤流程图，其中， S01为步骤S01，S02为步骤S02，S03为步骤S03，S04为步骤S04，S05为步 骤S05。

图2为本发明中所述复合结构1示意图。

图3为本发明中所述复合结构2示意图。

图4为本发明中所述复合结构3示意图。

图5为本发明中所述复合结构4示意图。

图2至图5中，各标号所代表的部件为：01为目标基底，02为弹性透明涂 层，03为石墨烯，04为生长基底铜箔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明所涉及的方法进行描述，所举实例只用于解 释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的方法流程如图1所示，转移过程中涉及的复合结构如图2至图5 所示；

实施例一

本实施例为本发明所涉及的一种石墨烯多层堆叠转移方法，具体步骤如下：

步骤S01，将聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂布于目标基底聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)01表面，加热固化干燥后形成厚度约15微米的弹性透明涂层02， 形成PET/PDMS的复合结构1如图2；