專利名稱：一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，具體涉及一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移單層或多層石墨烯薄膜的方法，屬于導(dǎo)電薄膜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯薄膜具有高透光性、極高的載流子遷移率，在電子器件、太陽能電池等方面有著巨大的應(yīng)用前景。為了制備石墨烯電子器件，首要的問題是制備出大尺寸的石墨烯薄膜，并轉(zhuǎn)移至合適的目標(biāo)基底上。石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術(shù)是將石墨烯在不同基體之間轉(zhuǎn)移的方法，通常是將石墨烯 從生長襯體轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基體上。石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術(shù)是制約石墨烯薄膜發(fā)展的關(guān)鍵因素，理想的轉(zhuǎn)移技術(shù)應(yīng)具有如下特點(diǎn)(1)在轉(zhuǎn)移過程中能保持石墨烯完整、無破損；(2)對(duì)石墨烯無污染(包括摻雜)；(3)工藝穩(wěn)定、可靠，具有較強(qiáng)的適用性和穩(wěn)定性。目前，“腐蝕基體法”是應(yīng)用較廣泛的轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，該方法是采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、熱釋放膠帶等轉(zhuǎn)移介質(zhì)，用化學(xué)試劑將金屬生長襯底腐蝕掉后將石墨烯轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底上。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)轉(zhuǎn)移的石墨烯電阻低，穩(wěn)定性好，是科學(xué)研究中常用的方法；但是PMMA轉(zhuǎn)移石墨烯的工藝流程復(fù)雜，轉(zhuǎn)移周期長，不易操作，易破損等缺點(diǎn)，使其在轉(zhuǎn)移大面積石墨烯上具有一定的局限性。熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移方法實(shí)現(xiàn)了大面積石墨烯向柔性基底的轉(zhuǎn)移，該技術(shù)成本較高，且膠帶上的粘結(jié)劑易殘留在石墨烯表面，清洗困難，影響石墨烯的質(zhì)量。另外，無轉(zhuǎn)移介質(zhì)“腐蝕基體法”利用多層石墨烯強(qiáng)度比單層石墨烯高的特點(diǎn)，可采用該方法對(duì)多層石墨烯轉(zhuǎn)移。這種方法工藝過程更簡單，因此也得到了一定的發(fā)展。這種方法僅適合小面積轉(zhuǎn)移，其轉(zhuǎn)移的完整性和可靠性無法與有介質(zhì)的“腐蝕基體法”相比，所以該法在應(yīng)用上有很大的局限性?？偟膩碚f，現(xiàn)有石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移技術(shù)，轉(zhuǎn)移得到的石墨烯薄膜存在殘留雜質(zhì)多、方塊電阻高、穩(wěn)定性不好以及工藝復(fù)雜等問題，因此開發(fā)一種高效的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種成本較低、操作簡單，且能夠得到高質(zhì)量石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法。本發(fā)明所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法為以靜電保護(hù)膜為媒介，通過合理地釋放靜電，實(shí)現(xiàn)石墨烯在不同襯底之間的轉(zhuǎn)移。本發(fā)明是通過如下實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)的一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，所述方法是利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將襯底去除，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體，最后將單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合于目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到單層石墨烯薄膜；所述方法還可在得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體后，以單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替靜電保護(hù)膜，在新的包含襯底的石墨烯上依次重復(fù)進(jìn)行以下兩步驟n-1次貼合石墨烯/靜電保護(hù)膜、去除襯底；從而制備得到η層石墨烯薄膜，所述η的取值為彡2的整數(shù)，例如2、3、4、5、6等。例如制備3層石墨烯薄膜的方法為利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將襯底去除，得到石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；然后將得到的石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合另一個(gè)包含生長襯底的石墨烯，再次將襯底去除，得到2層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；然后將得到的2層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合再一個(gè)包含生長襯底的石墨烯，再次將襯底去除，得到3層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；最后將3層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合于目標(biāo)基底上后，去除靜電保護(hù)膜后，得到3層石墨烯薄膜。
靜電保護(hù)膜具有靜電吸附能力，可以粘貼到光滑的物體表面，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高，因此可以作為“腐蝕基體法”轉(zhuǎn)移石墨烯的轉(zhuǎn)移介質(zhì)。本發(fā)明利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附能力，將靜電保護(hù)膜與包含生長襯底的石墨烯表面牢固的粘貼在一起；而在去除所述的襯底后，吸附了石墨烯的靜電保護(hù)膜的靜電吸附能力未發(fā)生改變，可以繼續(xù)與包含襯底的石墨烯表面完全貼合，從而得到多層石墨烯薄膜/靜電保護(hù)膜的結(jié)合體。而本發(fā)明所述去除襯底的過程沒有特殊限定，任何一種可以將生長襯底去除的方法均可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，本發(fā)明采用溶劑腐蝕法將襯底腐蝕去除，襯底被腐蝕完后轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基底上；最后利用能降低靜電吸附力的方法，達(dá)到將石墨烯轉(zhuǎn)移到多種基底上的目的。本發(fā)明所述的降低靜電吸附力的的目的是釋放靜電去除靜電膜，對(duì)于降低靜電吸附力的方法沒有特殊限定，只要能夠達(dá)到釋放靜電去除靜電膜的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力獲知的降低靜電吸附的方法均可用于本發(fā)明，如烘烤、低溫冷卻等釋放靜電去除靜電保護(hù)膜的方法。本發(fā)明提供的靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移石墨烯的方法具有使用方便、操作簡單、無殘留、可以重復(fù)使用、節(jié)省成本等特點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明所提供的靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移石墨烯的方法可以用于卷對(duì)卷(ro 11-to-ro 11)技術(shù)轉(zhuǎn)移石墨烯,有利于石墨烯薄膜的規(guī)?；a(chǎn)。所述的卷對(duì)卷技術(shù)是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力獲得相關(guān)的知識(shí)。具體地，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法包括如下步驟( I)將靜電保護(hù)膜貼合在包含生長襯底的石墨烯表面；(2)去除步驟(I)所述的襯底，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合在目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到石墨烯薄膜；其中，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2)所述的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜。本發(fā)明利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附能力，將靜電保護(hù)膜與包含生長襯底的石墨烯表面牢固的粘貼在一起。去除所述的襯底后，吸附了石墨烯的靜電保護(hù)膜的靜電吸附能力未發(fā)生改變，可以繼續(xù)與包含生長襯底的石墨烯表面完全貼合。
優(yōu)選地，在步驟(2 )后任選進(jìn)行步驟(2 ’)(2’)將步驟(2)得到的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替步驟(I)所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I廣步驟(2) η-i次，制備得到η層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；所述η的取值為彡2的整數(shù)；其中，當(dāng)步驟(2)后進(jìn)行步驟(2’)時(shí)，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2’ )所述的多層石墨烯/靜電保護(hù)膜；所述石墨烯薄膜為多層石墨烯薄膜。靜電保護(hù)膜是本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力獲知的一種自粘性膜，根據(jù)靜電保護(hù)膜的材 質(zhì)不同，其包括但不限于OPP靜電保護(hù)膜、PE (聚乙烯)靜電保護(hù)膜、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)靜電保護(hù)膜、PVC (聚氯乙烯)靜電保護(hù)膜和PP (聚丙烯)靜電保護(hù)膜等，本發(fā)明對(duì)于靜電保護(hù)膜的材質(zhì)不做特別的限定，任何一種能夠通過現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)獲得的靜電保護(hù)膜均可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，本發(fā)明所述靜電保護(hù)膜選自PE (聚乙烯)靜電保護(hù)膜、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)靜電保護(hù)膜、PVC (聚氯乙烯)靜電保護(hù)膜和PP (聚丙烯)靜電保護(hù)膜中的任意一種，優(yōu)選PET靜電保護(hù)膜、PVC靜電保護(hù)膜中的任意一種。本發(fā)明對(duì)石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移的目標(biāo)基底沒有限定，本領(lǐng)域技術(shù)任意可以根據(jù)自己的需要和實(shí)際情況進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，本發(fā)明所述目標(biāo)基底選自玻璃、PET、硅片、PI (聚酰亞K)、PVC、PE、PP、PS (聚苯乙烯)中的任意一種，優(yōu)選PP、PE、硅片中的任意一種。本發(fā)明步驟(I)所述的包含襯底的石墨烯是現(xiàn)有技術(shù)可以制備的，制備方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，典型但非限制性的實(shí)例有氣相沉積法等。步驟(I)所述的將靜電保護(hù)膜貼合在包含襯底的石墨烯表面意指靜電保護(hù)膜貼合在石墨烯薄膜非襯底的一面，貼合完成后得到靜電保護(hù)膜/石墨烯/襯底的結(jié)合體，其結(jié)構(gòu)自下而上依次為襯底、石墨烯、靜電保護(hù)膜。本發(fā)明步驟(2)中去除生長襯底的方法可以采用但不僅限于濕法刻蝕法。所述濕法刻蝕法采用刻蝕液將步驟(I)得到的靜電保護(hù)膜/石墨烯/襯底中的生長襯底去除，刻蝕液的選擇也應(yīng)該與襯底的材質(zhì)有關(guān)。而刻蝕應(yīng)該是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟練掌握的技巧，包括何種材質(zhì)選擇何種刻蝕液，典型但非限制性的刻蝕液例子有氯化銅、氯化鐵、硝酸鐵、硝酸、過氧化氫-硫酸、氨堿、過硫酸鹽等。具體的刻蝕液的選擇和刻蝕步驟的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，本發(fā)明步驟(2 )所述刻蝕液選自氯化鐵(FeCl3)、硝酸鐵(Fe (NO3) 3)、硝酸(ΗΝ03)、過硫酸銨((NH4)2S2O8)和過硫酸鉀(K2S2O8)中的任意I種或至少2種以上的組合，所述組合例如 FeCl3/ (NH4) 2S208、K2S208/HN03、K2S2O8/ (NH4) 2S208、HN03/FeCl3/HN03 等。步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜貼合在目標(biāo)基底上是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，典型但非限制性的實(shí)例有將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體轉(zhuǎn)移至目標(biāo)基底上，烘烤。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，石墨烯/靜電保護(hù)膜貼合在目標(biāo)基底上的步驟中，石墨烯/靜電保護(hù)膜的石墨烯層與目標(biāo)基底貼合，即貼合后的結(jié)構(gòu)從下向上依次是目標(biāo)基底、多層(或單層)石墨烯薄膜和靜電保護(hù)膜。石墨烯/靜電保護(hù)膜與目標(biāo)基底貼合后需要釋放靜電保護(hù)膜界面處的靜電，降低保護(hù)膜與石墨烯之間的靜電力，才能將保護(hù)膜去除，然后得到需要的石墨烯薄膜。優(yōu)選地，步驟(3)所述釋放靜電的方法為烘烤、低溫冷卻中的任意一種。
優(yōu)選地，所述烘烤的溫度為4(T200°C，例如42 188°C、51 173°C、66 141°C、48°C、89 °C、129 °C、145 V、160 V、183 V、195 °C 等，優(yōu)選 50 180 V，進(jìn)一步優(yōu)選 70 150 V，特別優(yōu)選 100 120。。。優(yōu)選地，所述冷卻的溫度為-21(HrC，例如-210 _5°C、_200 -10°C、-164 _23°C、-2 °C、-22 °C、-50 °C、-80 °C、-111 °C、-135 °C、-160 °C、-193 °C 等，優(yōu)選 _200 _5 V，進(jìn)一步優(yōu)選-16(T-20°C，特別優(yōu)選-10(T-50°C。本發(fā)明所提供的靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移石墨烯的方法中，步驟(I)和步驟(3)均涉及到“貼合”工藝。由于靜電保護(hù)膜本身具有自粘性，貼合工藝的要求即不產(chǎn)生氣泡，如有氣泡，石墨烯薄膜的理化性質(zhì)尤其是電學(xué)性能會(huì)受到很大的影響。因此，能夠?qū)⑹┍∧ち己觅N合在靜電保護(hù)膜、將石墨烯薄膜良好貼合在目標(biāo)基底上的貼合工藝方法均可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，步驟(I)和步驟(3)所述的貼合方法為人工粘貼，機(jī)器覆膜粘貼中的任意一種，優(yōu)選機(jī)器覆膜粘貼。機(jī)器貼覆膜所述的機(jī)器同樣是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的設(shè)備，典型但非限制性的實(shí)例有靜電保護(hù)膜貼合機(jī)、覆膜機(jī)等。
優(yōu)選地，本發(fā)明步驟(3)所述機(jī)器覆膜粘貼的覆膜速度為(T2000mm/min，例如I 2000mm/min、5 1980mm/min、150 2000mm/min、11 mm/mi η.80mm/mi η、280mm/mi η.778mm/min、1635mm/min、1880mm/min> 1973mm/min 等，優(yōu)選 10 180mm/min,進(jìn)一步優(yōu)選 20 150mm/min,特別優(yōu)選 30 140mm/min。優(yōu)選地，本發(fā)明步驟(3)所述機(jī)器覆膜粘貼的覆膜溫度為0 200°C，例如1_199°C、18-187°C、50-15(TC、2t、13t、45t、89t、ll(rC、165t、189t、197t等，優(yōu)選 3 198。。，進(jìn)一步優(yōu)選2(T80°C，特別優(yōu)選4(T70°C。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法包括如下步驟( I)將靜電保護(hù)膜貼合在包含生長襯底的石墨烯薄膜表面；(2)去除步驟(I)所述的生長襯底，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(2’)將步驟(2)得到的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替步驟(I)所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I) 步驟(2)，制備得到雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合在目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到石墨烯薄膜；其中，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2)所述的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜；所述石墨烯薄膜為雙層石墨烯薄膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，制備單層石墨烯薄膜的步驟是步驟(I)、(2)、(3)，即僅進(jìn)行一次靜電保護(hù)膜和包含生長襯底的石墨烯薄膜的貼合；而制備多層石墨烯薄膜的步驟是進(jìn)行步驟(1)、(2)、(2’)、(3)，即進(jìn)行多次靜電保護(hù)膜(或靜電保護(hù)膜/石墨烯結(jié)合體)和包含生長襯底的石墨烯薄膜的貼合。而所述的“多次”為本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況(如石墨烯薄膜的層數(shù))進(jìn)行自行選擇。本發(fā)明所述的靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移石墨烯的方法為利用靜電保護(hù)膜I的靜電吸附原理，使靜電保護(hù)膜I與包含襯底3的石墨烯2貼合(結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2為本發(fā)明步驟(I)所述靜電保護(hù)膜/石墨烯/襯底的結(jié)合體的結(jié)構(gòu)示意圖)，此后對(duì)襯底3進(jìn)行刻蝕，將吸附了石墨烯2的靜電保護(hù)膜I重新與表面生長有石墨烯的襯底貼合，重復(fù)刻蝕步驟，最后將吸附了單層、兩層或更多層的石墨烯的靜電保護(hù)膜與目標(biāo)基底進(jìn)行貼合，然后通過烘烤、低溫冷卻等方法去除靜電保護(hù)膜，實(shí)現(xiàn)了利用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的目的。圖I為本發(fā)明所示的靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移石墨烯的工藝流程示意圖。本發(fā)明的目的之二是提供一種石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜由本發(fā)明所述的方法制備得到。優(yōu)選地，本發(fā)明所述方法制備得到的石墨烯薄膜的層數(shù)彡1，例如1、2、3、4、5、8、9等，優(yōu)選> 2,進(jìn)一步優(yōu)選2 5。
優(yōu)選地，當(dāng)石墨烯薄膜的層數(shù)為2時(shí)，所述石墨烯薄膜的方塊電阻為301. 7 498. I Ω / 口。本發(fā)明的目的之三是提供一種本發(fā)明所述石墨烯薄膜的用途，所述石墨烯薄膜用于能量儲(chǔ)存活性材料，優(yōu)選用于儲(chǔ)氫、鋰離子電池、超級(jí)電容器或者燃料電池，以及納電子器件、高頻電路、光子傳感器、基因電子測序和減少噪音。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(I)本發(fā)明克服了采用有機(jī)膠轉(zhuǎn)移石墨烯過程中容易破損、不易操作、有殘留物、易污染等缺點(diǎn)，具有操作方便、工藝簡單、成本低、無殘膠、可以重復(fù)使用等特點(diǎn)。(2)本發(fā)明提供的方法可用于卷對(duì)卷技術(shù)轉(zhuǎn)移石墨烯，工藝簡單，有利于石墨烯薄膜的規(guī)?；a(chǎn)。(3)去除靜電保護(hù)膜后無殘留物，對(duì)石墨烯無任何污染，不會(huì)影響載流子的運(yùn)輸性倉泛。


附圖用來提供對(duì)該專利的進(jìn)一步理解說明，構(gòu)成說明書的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。圖I本發(fā)明所述靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的工藝流程示意圖；圖2本發(fā)明步驟(I)所述靜電保護(hù)膜/石墨烯/襯底的結(jié)合體的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-靜電保護(hù)膜；2_石墨烯；3_生長襯底；4_目標(biāo)基底。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。實(shí)施例I :一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟(I)利用銅箔作為襯底通過氣相沉積法制備石墨烯薄膜，將長有石墨烯的銅箔夾在兩塊玻璃之間，施加一定的力使銅箔薄膜表面平整、褶皺少；通過覆膜機(jī)將PP靜電保護(hù)膜和長有石墨烯的銅箔完全貼合，覆膜速度10mm/min，覆膜溫度為室溫；(2)將靜電保護(hù)膜/長有石墨烯的銅箔的結(jié)合體放入過硫酸銨溶液中刻蝕，靜電保護(hù)膜的一面朝上，銅箔的一面朝下；10min后，采用去離子水和乙醇清洗銅箔的表面，同樣的方法，連續(xù)清洗兩次；刻蝕3h，銅箔完全去除；然后將石墨烯/靜電保護(hù)膜從過硫酸銨溶液中取出，用去離子水和乙醇沖洗石墨烯/靜電保護(hù)膜的表面，室溫下晾干；
(2’)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體取代步驟(I)中所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I) (2)的操作，形成雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)利用覆膜機(jī)將雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體與PET完全貼合，覆膜轉(zhuǎn)速為10mm/min，覆膜溫度為30°C，然后40°C烘烤去除靜電保護(hù)膜，得到雙層石墨烯薄膜。性能測試所得到雙層石墨烯薄膜的方塊電阻為401. 6 Ω / 口。實(shí)施例2 一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟(I)通過氣相沉積法制備銅箔為襯底的石墨烯薄膜，將長有石墨烯的銅箔通過覆 膜機(jī)滾壓使銅箔薄膜非常平整，覆膜速度為200mm/min ;采用覆膜技術(shù)，將PET靜電保護(hù)膜貼合到長有石墨烯銅箔上；覆膜速度為200mm/min，覆膜溫度為室溫；(2)將靜電保護(hù)膜與長有石墨烯的銅箔的結(jié)合體放入氯化鐵溶液中刻蝕，IOmin后，采用去離子水和甲醇清洗銅箔的表面，同樣的方法，連續(xù)清洗兩次；刻蝕3h，銅箔完全去除；然后將石墨烯/靜電保護(hù)膜從氯化鐵溶液中取出，用去離子水和甲醇沖洗石墨烯/靜電保護(hù)膜的表面，40°C烘干；(2’)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體取代步驟(I)中所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I) (2)的操作，形成雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在玻璃基底上，在100°C的烘烤條件下，去除靜電保護(hù)膜，得到雙層石墨烯薄膜。性能測試所得到雙層石墨烯薄膜的方塊電阻為301. 7 Ω / 口。實(shí)施例3 —種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟(I)通過氣相沉積法制備鎳箔為襯底的石墨烯薄膜，將長有石墨烯的銅箔通過覆膜機(jī)滾壓使鎳箔薄膜非常平整，覆膜速度為1000mm/min ;采用覆膜技術(shù)，將PVC靜電保護(hù)膜貼合到長有石墨烯鎳箔上；其中，覆膜速度為1000mm/min ； (2)將靜電保護(hù)膜與長有石墨烯的鎳箔的結(jié)合體放入的硝酸鐵溶液中刻蝕；IOmin后，采用去離子水和甲醇清洗鎳箔的表面，同樣的方法，連續(xù)清洗兩次；刻蝕3h，鎳箔完全去除；然后將石墨烯/靜電保護(hù)膜從氯化鐵溶液中取出，用去離子水和甲醇沖洗石墨烯/靜電保護(hù)膜的表面，60°C烘干；(2’)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體取代步驟(I)中所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I) (2)的操作，形成雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)最后將雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在硅片基底上，在150°C的烘烤條件下，去除靜電保護(hù)膜，得到雙層石墨烯薄膜。性能測試所得到雙層石墨烯薄膜的方塊電阻為332. 5 Ω / 口。實(shí)施例4 一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I) - (2’)同實(shí)施例2中完全相同；
(3)利用覆膜機(jī)將雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜與PI完全貼合，在-210°C的條件下，去除靜電保護(hù)膜，得到雙層石墨烯薄膜。性能測試所得到雙層石墨烯薄膜的方塊電阻為498. I Ω / 口。實(shí)施例5 一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I)- (2’)同實(shí)施例2中完全相同。(3)利用覆膜機(jī)將雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜與PI完全貼合，在0°C的條件下，去除靜電保護(hù)膜。 所得到雙層石墨烯的方塊電阻為442. 9 Ω / 口。實(shí)施例6 一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I) - (2)同實(shí)施例2中完全相同。(2’)重復(fù)步驟(I)和(2)的操作2次，形成三層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將三層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在玻璃基底上，在-196°C的條件下，去除靜電保護(hù)膜。性能測試所得到三層石墨烯薄膜的方塊電阻為208. 3 Ω / 口。實(shí)施例7 一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I)- (2)同實(shí)施例2中完全相同。(2’)重復(fù)步驟(I)和(2)的操作5次，形成六層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將六層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在玻璃基底上，在_123°C的條件下，去除靜電保護(hù)膜。性能測試所得到六層石墨烯薄膜的方塊電阻為60. 5 Ω / 口。實(shí)施例8一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I)- (2)同實(shí)施例2中相同，但步驟(I)的覆膜速度為lmm/min，覆膜溫度為200。。。(2 ’)重復(fù)步驟(I)和(2 )的操作2次，形成三層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將六層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在玻璃基底上，覆膜速度為lmm/min，覆膜溫度為200°C ;在200°C的烘烤條件下，去除靜電保護(hù)膜，得到三層石墨烯薄膜。性能測試所得到三層石墨烯薄膜的方塊電阻為130. 5Ω/ 口。實(shí)施例9一種采用靜電保護(hù)膜轉(zhuǎn)移多層石墨烯的方法，包括以下步驟步驟(I) - (2)同實(shí)施例2中相同，但步驟(I)的覆膜速度為2000mm/min，覆膜溫度為o°c。
(2’)重復(fù)步驟(I)和(2)的操作5次，形成六層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；(3)將六層石墨烯/靜電保護(hù)膜完全貼在玻璃基底上，覆膜速度為2000mm/min，，覆膜溫度為0°c ;在-210°c的條件下，去除靜電保護(hù)膜。，得到六層石墨烯薄膜。性能測試所得到六層石墨烯薄膜的方塊電阻為55. 2 Q / ロ。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)， 對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述方法是利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將生長襯底去除，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體，最后將單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合于目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到單層石墨烯薄膜； 所述方法還可在得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體后，以單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替靜電保護(hù)膜，在新的包含生長襯底的石墨烯上依次重復(fù)進(jìn)行以下兩步驟Π-1次貼合石墨烯/靜電保護(hù)膜、去除襯底；從而制備得到η層石墨烯薄膜，所述η的取值為彡2的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1)將靜電保護(hù)膜貼合在包含生長襯底的石墨烯薄膜表面； (2)去除步驟(I)所述的生長襯底，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體； (3)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合在目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到石墨烯薄膜； 其中，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2)所述的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜；所述石墨烯薄膜為單層石墨烯薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法在步驟(2)后任選進(jìn)行步驟(2’) (2’)將步驟(2)得到的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替步驟(I)所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I廠步驟(2) η-i次，制備得到η層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體；所述η的取值為彡2的整數(shù)； 其中，當(dāng)步驟(2)后進(jìn)行步驟(2’)時(shí)，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2’)所述的多層石墨烯/靜電保護(hù)膜；所述石墨烯薄膜為η層石墨烯薄膜。
4.如權(quán)利要求f3之一所述的方法，其特征在于，所述靜電保護(hù)膜選自PE靜電保護(hù)膜、PET靜電保護(hù)膜、PVC靜電保護(hù)膜、PP靜電保護(hù)膜中的任意一種，優(yōu)選PET靜電保護(hù)膜、PVC靜電保護(hù)膜中的任意一種； 優(yōu)選地，所述目標(biāo)基底選自玻璃、PET、硅片、PI、PVC、PE、PP、PS、中的任意I種，優(yōu)選PP、PE、硅片、玻璃中的任意一種。
5.如權(quán)利要求2 4之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述去除生長襯底的方法是濕法刻蝕，所述刻蝕液選自氯化鐵、硝酸鐵、硝酸、過硫酸銨和過硫酸鉀中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選過硫酸銨和/或過硫酸鉀。
6.如權(quán)利要求2飛之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述釋放靜電去除靜電保護(hù)膜的方法為烘烤、低溫冷卻中的任意一種； 優(yōu)選地，所述烘烤的溫度為4(T200°C，優(yōu)選5(Tl80°C，進(jìn)一步優(yōu)選7(Tl50°C，特別優(yōu)選100 120。。； 優(yōu)選地，所述冷卻的溫度為-21(T(TC，優(yōu)選-20(T-5°C，進(jìn)一步優(yōu)選-16(T-20°C，特別優(yōu)選-10(T-50°C。
7.如權(quán)利要求2飛之一所述的方法，其特征在于，步驟(I)和步驟(3)所述的貼合方法為人工粘貼，機(jī)器覆膜粘貼中的任意I種，優(yōu)選機(jī)器覆膜粘貼； 優(yōu)選地，所述機(jī)器覆膜粘貼的覆膜速度為2000mm/min,優(yōu)選l(Tl800mm/min,進(jìn)一步優(yōu)選 20 1500mm/min,特別優(yōu)選 30 1400mm/min ；優(yōu)選地，所述機(jī)器覆膜粘貼的覆膜溫度為0 20(TC，優(yōu)選:Tl98°C，進(jìn)一步優(yōu)選20^800C，特別優(yōu)選 4(T70°C。
8.如權(quán)利要求f7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1)將靜電保護(hù)膜貼合在包含生長襯底的石墨烯薄膜表面； (2)去除步驟(I)所述的生長襯底，得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體； (2’)將步驟(2)得到的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替步驟(I)所述的靜電保護(hù)膜，重復(fù)步驟(I) 步驟(2)，制備得到雙層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體； (3)將石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合在目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到石墨烯薄膜； 其中，步驟(3)所述石墨烯/靜電保護(hù)膜為步驟(2)所述的單層石墨烯/靜電保護(hù)膜；所述石墨烯薄膜為雙層石墨烯薄膜。
9.一種如權(quán)利要求f 8之一所述的石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯薄膜的層數(shù)^ 1，優(yōu)選彡2，進(jìn)一步優(yōu)選2 5。
10.一種如權(quán)利要求9所述的石墨烯薄膜的用途，其特征在于，所述石墨烯薄膜用于能量儲(chǔ)存活性材料，優(yōu)選用于儲(chǔ)氫、鋰離子電池、超級(jí)電容器或者燃料電池，以及納電子器件、1 頻電路、光子傳感器、基因電子測序和減少噪首。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以靜電保護(hù)膜為媒介轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的方法，所述方法是利用靜電保護(hù)膜的靜電吸附作用貼合包含生長襯底的石墨烯，然后將生長襯底去除，得到石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體，最后將單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體貼合于目標(biāo)基底上，釋放靜電去除靜電保護(hù)膜，得到單層石墨烯薄膜；或者在得到單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體后，以單層石墨烯/靜電保護(hù)膜結(jié)合體代替靜電保護(hù)膜，在新的包含生長襯底的石墨烯上依次重復(fù)進(jìn)行貼合石墨烯/靜電保護(hù)膜、去除生長襯底，最后得到多層石墨烯薄膜。所述方法操作簡便、無殘膠、不需要有機(jī)溶劑進(jìn)行后續(xù)清洗，從而降低了轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的工藝成本。
文檔編號(hào)B32B37/00GK102774118SQ20121026920
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者王振中, 譚化兵, 邱玉銳 申請(qǐng)人:無錫格菲電子薄膜科技有限公司