[发明专利]一种连续制备石墨烯薄膜的系统及方法

说明书

本发明公开了一种连续制备石墨烯薄膜的系统及方法，其中，该系统包括：包括：石墨烯容器，用于容置石墨烯溶液，包括有一容器口；抽滤装置，设置于石墨烯容器的上方，包括有一抽滤口，与容器口上下相对设置，抽滤口设置有数个抽滤孔，抽滤口能够接触或接近石墨烯溶液的液面；抽滤基底，为含有孔隙的薄膜；传动装置，包括有数个传动轮，用于使抽滤基底能够穿过容器口与抽滤口之间并连续移动，在移动的过程中，石墨烯溶液中的石墨烯在抽滤装置的作用下，覆载于抽滤基底的表面，形成石墨烯膜；加热装置，用于干燥抽滤基底覆载的石墨烯膜。本发明的系统及方法用以解决石墨烯薄膜生产过程中难以实现大面积及批量化制备的问题。

技术领域

本发明是关于石墨烯领域，特别是关于一种连续制备石墨烯薄膜的系统及方法。

背景技术

石墨烯薄膜是一种具有高导热性和高柔性的材料，在航空航天和手机电脑领域有着广泛的使用性。目前石墨烯薄膜的制备方法主要有：化学气相沉积法、刮涂法、喷涂法、抽滤法等等。化学气相沉积法获得的薄膜品质最好，但是受条件限制，成本较高，且获得的石墨烯为单层石墨烯薄膜，其应用场景有限。

刮涂法是最为常见的石墨烯成膜方式，但是现有的石墨烯薄膜在进行刮涂生产过程中常存在着以下问题：a：现有的石墨烯薄膜在进行生产时常会出现薄膜表面石墨烯覆盖不均匀的情况发生，从而极大的影响了石墨烯薄膜的质量；b：现有的石墨烯薄膜在覆膜时，常因石墨烯薄膜表面存在和脏污，进而导致石墨烯粉末覆盖时出现盲区，进而影响石墨烯粉末的覆膜效果，降低了石墨烯薄膜的质量。对于喷涂法制备石墨烯而言，如专利CN110813576B所述，现在的石墨烯散热膜喷涂装置在生产过程中，因为喷嘴喷出的高压气体会将衬底吹动或者变形，以至于生产出来的石墨烯散热膜不合格，并且，衬底上会有灰尘沾附在上面，也会影响石墨烯散热膜的质量不高。抽滤法能够获得高品质的石墨烯薄膜，但是由于受到工艺装置的限制，往往停留在实验室阶段，如CN110164590B提供一种具有三明治结构的石墨烯柔性高导电薄膜及其制备方法和应用，采用的是传统的实验室抽滤瓶进行抽滤，虽然得到了品质较高的石墨烯薄膜，可惜的是不具备连续生产的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够连续制备石墨烯薄膜的系统和方法，以解决石墨烯薄膜生产过程中难以实现大面积及批量化制备的问题。

本发明一方面提供一种连续制备石墨烯薄膜的系统，包括：石墨烯容器，用于容置石墨烯溶液，包括有一容器口；抽滤装置，设置于石墨烯容器的上方，包括有一抽滤口，与容器口上下相对设置，抽滤口设置有数个抽滤孔，抽滤口能够接触或接近石墨烯溶液的液面；抽滤基底，为含有孔隙的薄膜；传动装置，包括有数个传动轮，用于使抽滤基底能够穿过容器口与抽滤口之间并连续移动，在移动的过程中，石墨烯溶液中的石墨烯在抽滤装置的作用下，覆载于抽滤基底的表面，形成石墨烯膜；加热装置，用于干燥抽滤基底覆载的石墨烯膜。

在一些实施例中，在加热装置之后，还包括有：辊压装置，用于辊压石墨烯膜，以调整厚度；和/或，收卷装置，用于卷绕石墨烯膜；和/或，分隔装置，用于将抽滤基底与石墨烯膜进行分隔。

在一些实施例中，抽滤基底与石墨烯膜分隔后，能够通过传动装置再次穿过抽滤口与容器口之间重复利用；和/或，传动装置中包括调节传动轮，用于调节抽滤基底的张力。

在一些实施例中，本发明的系统还包括有一电还原装置，包括：交流电源以及与其电性连接的第一电极和第二电极，通过第一电极和第二电极对石墨烯膜施加交流电场进行还原处理；优选地，交流电源的电压介于0V至220V。

在一些实施例中，本发明的系统还包括有一电化学剥离装置，用于电化学剥离生产石墨烯溶液，其特征在于，包括：电解池，其中盛装有电解液；电极包括工作电极和对电极，均为石墨类材料；交流电源，与电极电性连接，用于提供交流电场；优选地，交流电源的电压介于3V至15V。