石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种石墨烯复合薄膜及其制备方法，其中石墨烯复合薄膜的制备方法包括将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；除去所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。本发明专利技术还提供一种石墨烯感应片，采用本发明专利技术的石墨烯复合薄膜制备而成。

Graphene composite film and its preparation and Application

The present invention provides a graphene composite film and its preparation method, in which the preparation method of the graphene composite film includes the bonding of graphene on the substrate with the transfer matrix, the transfer matrix / graphene / substrate, and the introduction of the first substrate on the surface of the graphene by removing the substrate on the transfer matrix / graphene / substrate. The dopant, the transfer matrix / doped graphene with the first dopant is obtained; the graphene on the transfer matrix / doped graphene with the first dopant is fitted to the first target matrix and the transfer matrix is removed to obtain the graphene / first target group doped with the first dopant. The invention also provides a graphene induction sheet, which is prepared by using the graphene composite film.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用
本专利技术属于透明导电薄膜材料领域，尤其涉及一种石墨烯复合薄膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
石墨烯作为一种有独特能带结构的二维碳材料，同时具备高透过率和良好的导电性，可作为透明导电材料。石墨烯的制备方法有很多种，其中化学气相沉积法是实现透明导电材料量产的主要方法之一。化学气相沉积法主要以过渡金属及合金作为石墨烯生长的催化剂和载体，进而生长出大面积、高质量、可控层数的石墨烯。然而由于CVD法制备的石墨烯的多畴特性，以及石墨烯本征载流子浓度较低，石墨烯透明导电膜方阻偏高，无法满足实际应用需要。目前，通常采用吸附掺杂降低石墨烯方阻，即通过掺杂质和石墨烯之间发生电荷转移，掺杂剂主要通过与石墨烯发生电子得失或通过偶极矩改变石墨烯费米能级的位置从而使石墨烯的载流子密度增加方阻降低。但掺杂剂多为小分子、且经过后续水洗、高温处理等工序，掺杂剂会发生脱附、分解等一系列变化而损失，导致石墨烯方阻上升。授权公告号CN104409177B，名称为“一种稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜规模化制备方法”的专利技术专利中，通过夹层结构提高石墨烯透明导电膜的掺杂效果和稳定性，首先在初始基体上的石墨烯表面或透明基体表面形成掺杂剂，然后将石墨烯、掺杂剂和透明基体进行结合，最后将石墨烯与初始基体分离，从而制备出稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜。石墨烯作为掺杂剂的外层保护膜，提高掺杂的稳定性；但样品方阻较高约为500～1000Ω/□(Ω/□表示方阻的单位)，且提及的稳定性并不是高温稳定性，不能满足某些后续应用的加热、电子产品在制造过程中的工艺需求。申请公告号CN106251946A，名称为“一种复合透明导电薄膜及其制备方法”的专利技术专利中，利用银纳米线和石墨烯形成复合透明导电薄膜，方阻较低为5～200Ω/□、高温热稳定性也有一定的改善，满足大部分应用需求。其制备方法的步骤如下：S1.在金属衬底表面催化生长单晶子层石墨烯膜，得到结构Ⅰ；S2.提供一种透明柔性透明基底，涂布银纳米线并烘干，获得复合结构Ⅱ；S3.在复合结构Ⅱ表面继续均匀涂布液态光固化材料得到复合结构Ⅲ；S4.将复合结构Ⅲ中的液态光固化涂层与复合结构Ⅰ的石墨烯膜对准压合，复合结构Ⅳ；S5.对复合结构Ⅳ进行辐照，使液态光固化涂层转变为固态，得到复合结构Ⅴ；S6.通过电化学法剥离方法，将复合结构Ⅴ中的金属衬底分离，复合导电柔性薄膜。但存在制作工序复杂、成本较高、制备得到的复合膜厚度较厚等缺陷。此外，石墨烯与纳米银线的附着力较差，复合透明导电薄膜在后续应用的稳定性存在一定隐患。
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
针对现有技术存在问题中的一个或多个，一方面本专利技术提供一种石墨烯复合薄膜的制备方法；另一方面本专利技术提供一种石墨烯复合薄膜及利用所得石墨烯复合薄膜制备得到石墨烯功能片。本专利技术通过以下技术方案具体实现：在本专利技术的一个方面中，提供了一种石墨烯复合薄膜的制备方法，包括：将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；除去所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；和将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。根据本专利技术的一个方面，石墨烯复合薄膜的制备方法还包括：在所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体的石墨烯一面贴合第二目标基体。根据本专利技术的一个方面，在所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体的石墨烯一面贴合第二目标基体之前，在所述第二目标基体表面引入第二掺杂剂，将所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的掺杂有第一掺杂剂的石墨烯与所述第二掺杂剂贴合，得到第二目标基体/掺杂有第一掺杂剂和第二掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。根据本专利技术的一个方面，上述石墨烯复合薄膜的制备方法还包括：在掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的石墨烯一面丝印银浆，对所得印有银浆并掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体进行高温处理，优选地，所述高温处理的温度为125-145℃，处理时间为0.5-2小时；进一步优选地，所述高温处理的温度为135℃，处理时间为1小时。根据本专利技术的一个方面，对所述高温处理后的印有银浆并掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的印有银浆并掺杂有第一掺杂剂的石墨烯一面的银浆和石墨烯进行图案化处理。根据本专利技术的一个方面，所述第二目标基体引入所述第二掺杂剂的方法为浸泡、喷涂或旋涂。根据本专利技术的一个方面，其中所述第二目标基体为封装材料，所述封装材料包括：TPU、防水布、防爆膜或OCA光学胶，所述第二目标基体的厚度为10～150μm，优选为25～125μm。根据本专利技术的一个方面，所述第二掺杂剂为金属氯化物、咪唑类化合物及其衍生物或三唑类化合物及其衍生物中的至少一种。根据本专利技术的一个方面，所述第二掺杂剂的浓度为10mmol/L～60mmol/L。根据本专利技术的一个方面，所述衬底为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo金属或其合金之一或两种以上的复合材料。根据本专利技术的一个方面，所述转移基体为PET硅胶保护膜、PET丙烯酸保护膜、PMMA硅胶保护膜、PMMA丙烯酸保护膜、PI硅胶保护膜或PI丙烯酸保护膜。由于PET硅胶保护膜具有重量轻，强度高，透明性和阻气性好，无毒，无味等优点，优选PET硅胶保护膜。根据本专利技术的一个方面，所述转移基体的剥离力为(1～20)g/25mm，优选15g/25mm；根据本专利技术的一个方面，所述除去转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的方法为化学刻蚀方法，其中所述化学刻蚀方法的具体操作方法为：将所述转移基体/石墨烯/衬底浸入刻蚀液中进行刻蚀，其中所述刻蚀液中刻蚀剂为过硫酸铵、氯化铁、氯化铜或盐酸双氧水中的至少一种，优选盐酸双氧水。根据本专利技术的一个方面，所述刻蚀液中刻蚀剂的浓度为0.4mol/L～1.5mol/L。根据本专利技术的一个方面，所述第一掺杂剂为金属氯化物、咪唑类化合物及其衍生物或三唑类化合物及其衍生物中的至少一种。根据本专利技术的一个方面，所述第一掺杂剂事先溶于刻蚀液中；其中所述第一掺杂剂在所述刻蚀液中的浓度为10mmol/L～60mmol/L。根据本专利技术的一个方面，所述第一目标基体为聚乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚苯乙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜；优选聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，其常作为石墨烯相关器件开发最常用的薄膜。根据本专利技术的一个方面，所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯与所述第一目标基体的贴合是通过结合力或结合层将所述第一掺杂剂的石墨烯与所述第一目标基体进行贴合。根据本专利技术的一个方面，上述结合力包括静电力、范德华力、共价键结合力、氢键结合力、真空吸附作用力、机械连接力中的至少一种。根据本专利技术的一个方面，上述结合层位于所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯和所述第一目标基体之间，所述结合层为胶粘剂，所述胶粘剂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、a-氰基丙烯酸酯、有机硅树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、纤维素酯、不饱和聚酯、烯类聚合物、聚醚、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、酚醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；将所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底去除的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；和将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；将所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底去除的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；和将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的石墨烯一面贴合第二目标基体；优选地，在所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的石墨烯一面贴合第二目标基体之前，在所述第二目标基体表面引入第二掺杂剂，将所述掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的石墨烯表面贴合所述第二掺杂剂，得到第二目标基体/掺杂有第一掺杂剂和第二掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，还包括：在掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体上的石墨烯一面丝印银浆，对所得印有银浆并掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体进行高温处理；优选地，所述高温处理的温度为125-145℃，处理时间为0.5-2小时；进一步优选135℃，处理1小时；进一步地，还包括图案化银浆和石墨烯。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二目标基体引入所述第二掺杂剂的方法为浸泡、喷涂或旋涂；优选地，其中所述第二目标基体为封装材料，所述封装材料包括：TPU、防水布、防爆膜或OCA光学胶，所述第二目标基体的厚度为10～150μm，优选为25～125μm；所述第二掺杂剂为金属氯化物、咪唑类化合物及其衍生物或三唑类化合物及其衍生物中的至少一种；和/或，所述第二掺杂剂的浓度为10mmol/L～60mmol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo金属或其合金之一或两种以上的复合材料；和/或，所述转移基体为PET硅胶保护膜、PET丙烯酸保护膜、PMMA硅胶保护膜、PMMA丙烯酸保护膜、PI硅胶保护膜或PI丙烯酸保护膜；优选地，所述转移基体的剥离力为(1～20)g/25mm，优选15g/25mm；和/或，所述除去转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的方法为化学刻蚀方法，其中所述化学刻蚀方法的具体操作方法为：将所述转移基体/石墨烯/衬底浸入刻蚀液中进行刻蚀，其中所述刻蚀液中刻蚀剂为过硫酸铵、氯化铁、氯化铜或盐酸双氧水中的至少一种，优选盐酸双氧水；和/或，所述刻蚀液中刻蚀剂的浓度为0.4mol/L～1.5mol/L；和/或，所述第一掺杂剂为金属氯化物、咪唑类化合物及其衍生物或三唑类化合物及其衍生物中的至少一种；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娟娟，郭成坤，秦喜超，
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