[发明专利]一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法。所述装置包括支撑平台、放卷辊、收卷辊、料斗、刮刀、以及固化引发器；所述放卷辊和收卷辊分别设置于所述支撑平台两端；所述料斗设置于所述支撑平台上方，靠近放卷辊的一端；所述刮刀设置于支撑平台上方，紧贴料斗朝向收卷辊的一面；所述固化引发器设置于支撑平台上方，处于刮刀和收卷辊之间。所述方法包括以下步骤：使得基底膜前体浆料通过料斗流延至所述带金属箔的石墨烯薄膜表面；且通过刮刀形成预设厚度的基底膜前体浆料；并且：通过固化引发器形成金属箔‑石墨烯薄膜‑基底膜复合体。本发明可以实现石墨烯薄膜大面积连续转移。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，更具体地，涉及一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法。

背景技术

透明导电薄膜作为光学窗口可以被应用在很多领域，如触摸屏、柔性液晶屏、太阳能电池、电致发光材料等。目前商用的透明导电薄膜，主要以传统的氧化铟锡(ITO)薄膜材料为主。但是氧化铟锡化学性质不稳定，耐酸性差，有剧毒，随着稀有金属元素资源的过度开采导致资源匮乏；而且氧化铟锡韧性较差易碎，在折叠或是拉伸过程中会使其方阻升高，难以制备柔性透明导电薄膜。

石墨烯材料具有高导电率、高透光性和柔韧性，机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡(ITO)优良，作为透明导电薄膜有着广阔的应用前景。当前，制备石墨烯透明导电薄膜的方法有两大类：一类是先通过化学氧化还原法制备氧化石墨烯(GO)或还原氧化石墨烯(RGO)粉末，将粉末均匀分散于液体中形成石墨烯分散液，然后将石墨烯分散液均匀旋涂(或其他方法)形成连续的石墨烯薄膜；另一类是通过化学气相沉积法在过渡族金属表面生长大面积单层石墨烯薄膜，然后转移到目标基底上，称为CVD法。

CVD法是在高真空设备中，以碳氢化合物为源在过渡金属表面沉积形成石墨烯，然后转移到目标基底表面形成石墨烯透明导电薄膜。最常见的源气体为甲烷，生长衬底一般为过渡族金属Cu、Ni、Co、Pt、Ru、Au、Ir以及这些金属形成的合金等，金属衬底不但起着支撑石墨烯生长的作用，还有催化碳源裂解的作用。CVD法的优点是可获得大面积连续的石墨烯薄膜，且可以通过可控生长重复稳定制备，被认为是石墨烯透明导电薄膜产业化应用最佳制备方法。铜箔是目前石墨烯生长最常用的衬底，但石墨烯的应用往往基于绝缘基底，如Si、SiO₂、PET或柔性玻璃等，所以需要把石墨烯无损地从铜衬底转移到目标基板上。迄今为止，有多种石墨烯转移的方法及少量转移装置，但上述转移装置和方法存在一些问题，石墨烯转移后易出现皱褶、裂纹和残留物，且难以实现大面积连续转移。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种石墨烯薄膜直接转移装置及方法，其目的在于无需中转介质的石墨烯薄膜转移装置及方法，通过液态基板前体在石墨烯薄膜表面固化，形成与石墨烯薄膜平整紧密结合的透明目标基板，实现大面积连续转移和收卷，由此解决现有的透明石墨烯薄膜转移时出现褶皱、裂纹和残留物、难以大面面积连续转移的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种石墨烯薄膜直接转移装置，包括：支撑平台、放卷辊、收卷辊、料斗、刮刀、以及固化引发器；

所述放卷辊和收卷辊分别设置于所述支撑平台两端；所述料斗设置于所述支撑平台上方，靠近放卷辊的一端；所述刮刀设置于支撑平台上方，紧贴料斗朝向收卷辊的一面；所述固化引发器设置于支撑平台上方，处于刮刀和收卷辊之间。

优选地，所述石墨烯薄膜直接转移装置，其所述支撑平台用于支撑带金属箔衬底的石墨烯薄膜，使得金属箔与所述支撑平台接触且石墨烯薄膜暴露于所述料斗、刮刀以及固化引发器之下。

优选地，所述石墨烯薄膜直接转移装置，其所述放卷辊和收卷辊由电机驱动；优选所述收卷辊由步进电机驱动，所述放卷辊由伺服电机驱动。

优选地，所述石墨烯薄膜直接转移装置，其所述料斗用于装载并涂布基底膜前体浆料，所述基底膜前体浆料粘度在3000至7000cps之间；优选地所述料斗内具有加热线圈，其出料口处具有测温探头。