本发明专利技术公开了一种三维结构石墨烯薄膜的制备方法及其制备用生长衬底，所述生长衬底由金属箔与金属网交替叠合设置在一起。本发明专利技术是在传统的石墨烯生长衬底的基础上，进行一定的复合，改变其结构，从而生长出具有一定三维结构的石墨烯柔性透明导电薄膜。由于这样制备出来的石墨烯薄膜同时保持有连续的薄膜状石墨烯结构，和三维的网络状石墨烯结构，故而可以兼容透明、导电性，同时又有极为优异的柔性。
Method for preparing three-dimensional structure graphene film and preparation thereof
The invention discloses a method for preparing a three-dimensional structure graphene film and a preparation method thereof. On the basis of the traditional graphene growth substrate, the invention has a certain compound, and the structure is changed, so as to form a flexible and transparent conductive film with a certain three-dimensional structure. The graphene films prepared by this system while maintaining a continuous film like graphene structure, and three-dimensional network of graphene structure, it can be compatible with transparency, conductivity, and excellent flexibility.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三维结构的石墨烯透明导电薄膜的制备方法及所用的特殊结构的生长衬底。
技术介绍
石墨烯作为一种新型的二维碳材料，由于其优异的电学、光学性质以及稳定的化学特性，在微电子领域具有广阔的应用前景。化学气相沉积(CVD)方法是取得高质量石墨烯的重要途径之一，也是目前唯一一种可以真正实现产业化生产的方法。迄今为止，CVD法制备石墨烯薄膜，是在金属箔表面生长石墨烯薄膜，层数一般为单层或多层石墨烯薄膜。这种方法制备的石墨烯薄膜有一定的柔性，但是受附着衬底和石墨烯生长质量的影响，一般发生拉伸的形变时，石墨烯结构会被严重破损，直接影响其电性能，限制了其在一些对柔性要求很高的领域的应用。而通过其他方法生长或涂布的石墨烯薄膜透光率一般不是很好，甚至是不透明的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种复合结构的CVD法制备石墨烯薄膜用的生长衬底，应用该生长衬底可以制备的三维石墨烯薄膜，较一般金属箔生长的石墨烯薄膜透光率更高、导电性更强、柔性更好；本专利技术的另一目的是提供一种利用上述特定结构生长衬底制备三维石墨烯薄膜的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，由金属箔与金属网交替叠合设置在一起。优选地，所述金属箔的厚度为1μm～1000μm，例如：1μm、10μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm，等；进一步优选为10μm～50μm，例如：10μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm，等。优选地，所述金属网的厚度为1μm～1000μm，例如：1μm、10μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm，等；优选为100～200μm，例如：100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm，等。优选地，所述金属网为金属格栅，或者或者为由金属条/片编织形成的具有编织纹理的镂空网状结构。参见图5、图6所示。图5、图6为示意的结构，并不限于此。比如编织纹理可以是类似于鱼网的结构，也可以是镂空不是正方形而是菱形、圆形等结构。优选地，所述金属网的网格目数为40目至400目，优选为200目。所述生长衬底中包括一层或多层金属箔，优选1-5层；所述生长衬底中包括一层或多层金属网，优选1-5层。比如：生长衬底由两层金属网和一层金属箔交替构成的“金属网/金属箔/金属网”的复合层结构，参见图1所示。再比如：生长衬底由三层金属网和三层金属箔交替构成的“金属网/金属箔/金属网/金属箔/金属网/金属箔”的复合层结构，参见图2所示。进一步优选的，所述生长衬底由一层的金属箔与一层金属网叠合而成。即“金属网/金属箔”的复合层结构。参见图3所示。优选地，相邻的所述金属网和所述金属箔之间的平均间距均为0.01μm～1mm，例如：0.01μm、0.1μm、1μm、2μm、5μm、10μm、30μm、50μm、80μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1mm，等；优选为10μm～100μm，例如：10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm，等。优选地，所述金属网或金属箔均采用为铜或含铜合金，优选的，所述含铜合金中的含铜量不低于50wt％。一种三维结构石墨烯薄膜的制备方法，采用上述的生长衬底，按照CVD生长石墨烯的工艺进行制备。优选地，所述CVD生长工艺的温度为不低于最低熔点的衬底材质的熔点温度的85％；进一步优选800～1083℃。具体的，本专利技术CVD生长工艺，将本专利技术上述复合结构的生长衬底放置到CVD设备中，使用行业内常见的CVD法，在衬底表面生长石墨烯。再将生长好石墨烯的生长衬底从CVD设备中取出，并将生长衬底与石墨烯剥离，至此得到具有三维网状结构的石墨烯薄膜。其中，剥离石墨烯与生长衬底的方法，为化学腐蚀生长衬底法，电化学腐蚀生长衬底法，或上述两种方法的复合。优选为化学腐蚀生长衬底法。本专利技术是在传统的石墨烯生长衬底的基础上，进行一定的复合，改变其结构，从而生长出具有一定三维结构的石墨烯柔性透明导电薄膜。由于这样制备出来的石墨烯薄膜同时保持有连续的薄膜状石墨烯结构，和三维的网络状石墨烯结构，故而可以兼容透明、导电性，同时又有极为优异的柔性。本专利技术是通过一定方法，改变石墨烯生长衬底的结构，从而生长出有一定三维结构的石墨烯透明导电薄膜，该薄膜解决了现有石墨烯薄膜无法实现平面横向拉伸的缺陷，同时又保持了石墨烯薄膜的连续性、透明、导电性能，使石墨烯薄膜可以应用到一些对柔性要求很高的领域里。同时，本专利技术在CVD下生长石墨烯，对生长温度进行了严格的控制，使其生长过程中生长衬底在生长温度下有效形成熔接，从而制成具有一定立体结构的透明导电薄膜，其立体结构充分保障了在横向拉伸时导电性能的稳定，克服了现有石墨烯薄膜在柔性上的缺陷，可以承受一定的横向拉伸，同时保证了导电薄膜的透明性，满足了石墨烯在对柔性要求较高的领域的应用。附图说明图1为本专利技术生长衬底的结构示意图之一；图2为本专利技术生长衬底的结构示意图之二；图3为本专利技术生长衬底的结构示意图之三；图4为本专利技术生长衬底的结构示意图之四；图5为本专利技术生长衬底中金属网结构示意图(金属格栅)；图6为本专利技术生长衬底中金属网结构示意图(编织纹理)。其中，1-金属网，2-金属箔。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，参见图1、2、3、4所示，由金属箔2与金属网1交替叠合设置在一起。所述生长衬底中包括一层或多层金属箔，优选1-5层；所述生长衬底中包括一层或多层金属网，优选1-5层。比如：生长衬底由两层金属网和一层金属箔交替构成的“金属网/金属箔/金属网”的复合层结构，参见图1所示。再比如：生长衬底由三层金属网和三层金属箔交替构成的“金属网/金属箔/金属网/金属箔/金属网/金属箔”的复合层结构，参见图2所示。最优选的，所述生长衬底由一层的金属箔与一层金属网叠合而成。即“金属网/金属箔”的复合层结构，参见图3所示。下面列举一些具体的典型优选实施例进行说明。实施例1：一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，参见图3所示，由一层金属箔2与一层金属网1交替叠合设置在一起。所述金属箔的厚度为10μm。所述金属网的厚度为200μm。所述金属网的网格目数为200目。相邻的所述金属网1和所述金属箔2之间的平均间距为为10μm。实施例2：一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，参见图4所示，由5层金属箔2与5层金属网1交替叠合，形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：由金属箔与金属网交替叠合设置在一起。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：由金属箔与金属网交替叠合设置在一起。2.根据权利要求1所述的用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：所述金属箔的厚度为1μm～1000μm，优选为10μm～50μm。3.根据权利要求1所述的用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：所述金属网的厚度为1μm～1000μm，优选为100μm～200μm。4.根据权利要求1所述的用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：所述金属网为金属格栅，或者为由金属条/片编织形成的具有编织纹理的镂空网状结构。5.根据权利要求1所述的用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：所述金属网的网格目数为40目至400目，优选为200目。6.根据权利要求1-3任一项所述的用于制备三维结构石墨烯薄膜的生长衬底，其特征在于：所述生长衬底中包...
【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，谭化兵，
申请(专利权)人：无锡格菲电子薄膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。