[发明专利]一种石墨烯薄膜转移隔离层的制备装置及方法

说明书

本发明属于石墨烯材料技术领域，公开了一种石墨烯薄膜转移隔离层的制备装置及方法。该装置从下至上依次包括加热部、升华部和冷凝部，升华部包括底端封闭、上端开口的容纳框，容纳框内设置有若干朝向一致的隔板，将容纳框分隔成若干独立的容纳腔；该方法包括将冰片分成若干份A冰片和B冰片，将A冰片和B冰片依次间隔铺设于各容纳腔内，且单位面积内的A冰片的质量份大于单位面积内的B冰片的质量份；将带有金属基底的石墨烯层放置于隔板上端，其中石墨烯层朝下；加热冰片，使冰片升华；取下石墨烯层，于B冰片对应的位置旋涂石蜡溶液，形成隔离层。本发明可以解决现有技术制备的隔离层会污染石墨烯，且会影响支撑层的支撑的技术问题。

技术领域

本发明属于石墨烯材料技术领域，具体涉及一种石墨烯薄膜转移隔离层的制备装置及方法。

背景技术

石墨烯是一种新兴材料，由于其具有优异的光学、电学等性能，受到了研究者们广泛的关注。然而，虽然业内人员都已经认识了其极具优势的性能及无限的应用潜力，但石墨烯的制备及应用技术远远达不到成熟，还有较多的细节问题需要克服。

石墨烯普遍的制备方法包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等。其中化学气相沉积法是指利用含碳有机碳源在铜箔等金属基底上催化分解，然后进行成核、生长，最后晶畴之间相互拼接连续成膜。在金属基底上沉积的石墨烯薄膜不能直接使用，需要将其转移至特定的基底上，目前较为常见的转移方法是通过刻蚀的方式将金属基底去掉，再将留下的石墨烯薄膜与特定的基底复合。

然而，在转移的过程中，留下的石墨烯薄膜由于没有支撑而易发生卷曲，影响应用，为此，在转移之前，会在石墨烯远离金属基底的一侧设置支撑层。经过研究探索，这个支撑层选用聚合物较为合适，但是聚合物直接与石墨烯接触，会造成对石墨烯的污染，因此，会在支撑层与石墨烯层之间制备设置隔离层。

经过实验分析，隔离层采用冰片较为合适，其不仅能起到隔离支撑层的作用，而且与石墨烯的结合力弱，容易去除。将冰片层与石墨烯层复合，最直接的方式就是将冰片溶于有机溶剂中，再通过旋涂的方式将冰片溶液涂覆于石墨烯层表面，形成一层完整的冰片层。然而，此种方式存在以下不足：1、大量的有机溶剂会直接与石墨烯层接触，最后难以去除干净，污染石墨烯，影响石墨烯的应用；2、在转移过程中，有多个环节会进行加热烘烤的操作，比如聚合物层形成后会进行进一步的烘烤固化，而烘烤固化后，隔离层会出现裂痕，该裂痕会影响支撑层的支撑，甚至会损坏石墨烯层。

发明内容

本发明意在提供一种石墨烯薄膜转移隔离层的制备装置及方法，以解决现有技术制备的隔离层会污染石墨烯，且会影响支撑层的支撑的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案一，一种石墨烯薄膜转移隔离层的制备装置，从下至上依次包括加热部、升华部和冷凝部，所述升华部包括底端封闭、上端开口的容纳框，容纳框内设置有若干朝向一致的隔板，若干隔板的上端齐平，若干隔板将容纳框分隔成若干独立的容纳腔。

为实现上述目的，本发明还提供如下基础方案二，一种利用上述制备装置的石墨烯薄膜转移隔离层的制备方法，依次包括以下步骤：

步骤1，将冰片分成A质量份和B质量份的若干份，分别称为A冰片和B冰片，将A冰片和B冰片依次间隔铺设于各容纳腔内，且单位面积内的A冰片的质量份大于单位面积内的B冰片的质量份；

步骤2，将带有金属基底的石墨烯层放置于隔板上端，其中石墨烯层朝下，将各容纳腔覆盖；

步骤3，启动加热部，对升华部加热，控制温度50-250℃，使冰片升华，同时启动冷凝部，使冰片气体冷凝至石墨烯层上；

步骤4，取下石墨烯层，配置石蜡溶液，将石蜡溶液旋涂至B冰片对应的位置，形成隔离层。

本发明的技术原理及有益效果为：