[发明专利]一种基于方华层增强石墨烯与柔性基底界面的方法

说明书

一种基于方华层增强石墨烯与柔性基底界面的方法，使用方华粉与三氯甲烷混合得到方华溶液，方华粉与三氯甲烷的质量百分比为1:50~1:100；方华粉指的是聚乙烯醇缩甲醛粉末；获取生长有石墨烯薄膜的铜箔，将石墨烯薄膜浸入方华溶液，静置，将铜箔取出晾干；石墨烯与方华溶液接触后、石墨烯表面形成一层方华膜；将目标柔性基底与方华膜贴合；用FeCl₃溶液将铜箔溶解，FeCl₃溶液的浓度为1mol/L；用去离子水清洗残留在柔性基底上的FeCl₃溶液2~3次，晾干。本发明能够将石墨烯完整的转移到柔性基底上，并能增强石墨烯与柔性基底的界面强度。

技术领域

本发明具体涉及一种基于方华层增强石墨烯与柔性基底界面的方法。

背景技术

石墨烯是一种新型的二维薄膜碳材料，具有超越诸多材料的优异性质，石墨烯在柔性器件上的应用发展迅速。石墨烯应用在柔性器件上，需要将石墨烯转移至对应的柔性基底上，并且要求石墨烯和柔性基底之间具有良好的界面强度。

传统的石墨烯转移方法中，主要目标基底为聚二甲基硅氧烷（PDMS），其具体转移过程为：1.将PDMS旋涂在长有石墨烯的铜箔表面，形成一层厚度合适的PDMS层。2.加热固化PDMS。3.将铜箔片朝下放置在FeCl₃溶液液面上，对铜基底进行刻蚀，使石墨烯与铜基底分离。4.刻蚀完成后，将PDMS/石墨烯从溶液中取出、用去离子水中反复清洗。5.将PDMS/石墨烯垂直放置并晾干。

传统的石墨烯转移方法主要存在如下问题：1.固化PDMS的过程容易造成石墨烯破碎，严重降低石墨烯的完整性。2. PDMS与石墨烯之间的界面作用弱，容易造成石墨烯从PDMS表面剥离。PDMS和石墨烯的各种力学性能（如杨氏模量、泊松比等）差异较大，界面突变导致PDMS和石墨烯之间的应力传递十分不理想，石墨烯容易从PDMS表面剥离。3. 除了PDMS之外，能够与石墨烯薄膜结合、并保证界面结合力的基底材料种类十分有限，使得石墨烯柔性器件只能在较小应变范围内应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强石墨烯与柔性基底界面的方法，解决传统的石墨烯转移方法中石墨烯完整性难以保证、石墨烯与基底材料之间界面结合力差以及基底材料种类受限的问题。

一种基于方华层增强石墨烯与柔性基底界面的方法，包括步骤：

1）使用方华粉与三氯甲烷混合得到方华溶液，方华粉与三氯甲烷的质量百分比为1:50~1:100；方华粉指的是聚乙烯醇缩甲醛粉末；

2）获取生长有石墨烯薄膜的铜箔，将石墨烯薄膜浸入方华溶液，静置3~7s，将铜箔取出晾干；石墨烯与方华溶液接触后、石墨烯表面形成一层方华膜；

3）将目标柔性基底与方华膜贴合；

4）用FeCl₃溶液将铜箔溶解，FeCl₃溶液的浓度为1mol/L。

5）用去离子水清洗残留在柔性基底上的FeCl₃溶液2~3次，晾干。

方华膜的力学性能（如杨氏模量、泊松比等）介于目标柔性基底与石墨烯之间。方华膜位于石墨烯与柔性基底之间，减小了石墨烯与柔性基底之间界面力学性能的突变，能够有效增强石墨烯和柔性基底之间的界面强度。

优选的，步骤1）中，方华粉与三氯甲烷的质量百分比为1:100。

优选的，步骤2）中，石墨烯垂直浸入方华溶液，并且从方华溶液中垂直取出。这样可以使方华溶液均匀涂覆在石墨烯表面，晾干后在石墨烯薄膜表面生成一层厚度均匀的方华膜，厚度均一的方华膜使石墨烯薄膜和柔性基底更好地结合。

优选的，步骤2）的静置时间为5s。