[发明专利]石墨烯导电溶液、制造方法及石墨烯导电层和导电基板

说明书

本发明提供一种石墨烯导电溶液的制造方法及其应用，其将含有石墨烯粉、双亲性导电添加物及极性溶剂的第一混合物，于封闭环境下进行物理性剥离步骤，即可制得石墨烯导电溶液。利用本发明所述的石墨烯导电溶液的制造方法所制得的石墨烯导电溶液具有良好的涂布性与稳定性，且容易量产。当此石墨烯导电溶液进一步涂布于基板上可制得石墨烯导电层，且所得的导电基板兼具良好的导电率以及高透明度。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的制造方法，特别涉及一种石墨烯导电溶液的制造方法及其应用。

背景技术

随着科技进步，科技产品趋向高效能与轻薄化发展，因此对材料的要求日益严格，以满足目前的市场趋势。

为满足市场的趋势，石墨烯的发展及应用备受瞩目。石墨烯材料具有极佳的载流子迁移率、硬度、热传导率、电流承载力以及极大的比表面积。因此，石墨烯常应用于新一代的电子及光电元件中。

制备石墨烯层的方法分为下述几种。一种方式可利用机械方式剥离石墨材料，以制得石墨烯层。另一种方式可以是化学气相沉积法，将热裂解的碳氢化合物气源通入并沉积在镍片、铜片或绝缘体基材上，以制得石墨烯层。另一种方式，利用氧化还原方式制得石墨烯层。上述所得的石墨烯层可进一步利用化学改性，接上至少一-CO-R-COOH-基团，以改善石墨烯的分散性。

然而，前述的利用机械剥离的方法虽可简易快速获得单层或多层的石墨烯，但仅能小量制造。利用化学气相沉积法可制备出大面积单层或多层石墨烯，但其均匀性与厚度难以控制。而利用氧化还原方式的成本过高，且仅适用于制作小面积的石墨烯。而利用化学改性方式所得的石墨烯层虽具有良好的分散性，但其应用性受限。

因此，需提供一种具有高效率、易控制品质且易于操作的石墨烯导电溶液的制造方法，以改进石墨烯导电溶液的制造方法及其应用的缺陷。

发明内容

因此，本发明提供一种石墨烯导电溶液的制造方法，其利用添加双亲性导电添加物配合物理性剥离步骤及分散步骤，以制得石墨烯导电溶液。

本发明提供一种石墨烯导电溶液，其由前述的制造方法制得。

本发明提供一种石墨烯导电层，其由前述的石墨烯导电溶液经涂布工艺制得。

本发明提供一种导电基板，此导电基板包含基材层与前述的石墨烯导电层，其中此石墨烯导电层设于该基材层至少一表面上。

根据本发明，提出一种石墨烯导电溶液的制造方法。在实施例中，此制造方法先提供第一混合物，此第一混合物可包含石墨烯粉、双亲性导电添加物及极性溶剂。其中，上述的双亲性导电添加物可进一步包含具有噻吩结构的单体或具有噻吩结构的聚合物的噻吩类化合物，以及具有苯环结构的离子性磺酸类高分子。而上述的极性溶剂可为醇类及酮类，其中以极性溶剂的总体积为100体积百分比，醇类的使用量为98体积百分比且酮类的使用量为2体积百分比。此外，上述的石墨烯粉的使用量可为1mg/ml至10mg/ml，双亲性导电添加物的使用量可为0.5mg/ml至10mg/ml且双亲性导电添加物与石墨烯粉的添加比例可为50：100至100:100。

接着，进行物理性剥离步骤，将第一混合物置于封闭环境中，在处理温度下进行搅拌处理10分钟至60分钟，使石墨烯粉剥离成石墨烯薄片。所得的石墨烯薄片、双亲性导电添加物及极性溶剂形成第二混合物。上述的处理温度为低于极性溶剂的沸点20℃至高于极性溶剂的沸点30℃。

然后进行分散步骤，将第二混合物进行均质化处理，使第二混合物形成石墨烯导电溶液。

依据本发明的一实施例，上述的噻吩类化合物为聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT)、3,4-乙烯二氧基噻吩(EDOT)及聚(3-烷基噻吩)(P3AT)且上述的离子性磺酸类高分子为聚苯乙烯磺酸(PSS)。