一种石墨烯柔性电极及其制备方法技术

本申请提供一种石墨烯柔性电极及其制备方法，属于电子及光电显示技术领域。石墨烯柔性电极的制备方法包括如下步骤：在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被保护壁覆盖的表面形成第一高分子层；在第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原第一氧化石墨烯层得到石墨烯层；去除保护壁。石墨烯柔性电极包括基板以及图案化的第一高分子层和图案化的第一石墨烯层。基板的一表面从下到上依次为第一高分子层和第一石墨烯层。此石墨烯柔性电极使用上述方法制备得到，不需要进行刻蚀或者激光直写，就能够直接得到图案化的石墨烯柔性电极，电阻率低，导电性好且透光率佳。

A Graphene Flexible Electrode and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯柔性电极及其制备方法
本申请涉及电子及光电显示
，具体而言，涉及一种石墨烯柔性电极及其制备方法。
技术介绍
现有技术中，大规模制备石墨烯透明导电薄膜的方法主要为：化学气相沉积(CVD)在金属箔上生长石墨烯，然后与支撑层贴合；通过刻蚀液刻蚀掉金属箔，将石墨烯薄膜保留在支撑层上，最后将石墨烯薄膜转移到目标基底上。CVD制备石墨烯薄膜需要昂贵的设备，在转移过程中易对石墨烯薄膜造成损伤。现有的石墨烯薄膜图案化方法主要有两种：等离子体刻蚀法和激光直写法。其相应的制备方法如下所示：(1)等离子体刻蚀法：在柔性石墨烯薄膜上涂布光刻胶，然后进行曝光显影使光刻胶具有图案化，接着用等离子体刻蚀掉暴露出来的石墨烯，最后将光刻胶洗掉，得到图案化石墨烯电极。但光刻胶的显影及去除过程中所使用溶剂易对石墨烯造成损伤，降低石墨烯导电率及增大其方阻。(2)激光直写法：利用激光直接刻蚀出图案化石墨烯电极。激光直写过程中不使用光刻胶，可避免光刻胶以及显影液对石墨烯的污染。但其在图案化的过程中因刻蚀产生的石墨烯碎屑粘附在石墨烯电极上不易除去，影响后续工艺；刻蚀过程中容易损伤基板；刻蚀速度较慢，设备昂贵。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种石墨烯柔性电极及其制备方法，不需要直接对石墨烯薄膜使用光刻胶或激光，能够获得图案化的石墨烯柔性电极。第一方面，本申请实施例提供一种石墨烯柔性电极的制备方法，包括如下步骤：在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被保护壁覆盖的表面形成第一高分子层；在第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原第一氧化石墨烯层得到第一石墨烯层；去除保护壁。在基板的未被保护壁覆盖的表面也就是石墨烯柔性复合薄膜需要图案化的导电图案，根据需要图案化的设计要求形成保护壁，去除保护壁以后，直接形成了图案化的石墨烯柔性复合薄膜，得到石墨烯柔性电极。确定导电图案以后，先在基板上形成第一高分子层，可以防止基板的缺陷对第一氧化石墨烯层造成损伤。第一氧化石墨烯层中石墨氧化后形成的基团与第一高分子层中的基团之间能够形成氢键、静电相互作用，能够使第一氧化石墨烯层沉积在第一高分子层的表面，从而形成第一氧化石墨烯薄膜。还原第一氧化石墨烯层得到导电性能佳的石墨烯层，以便石墨烯柔性电极具有良好的导电性能。第二高分子层的设置，可以在去除保护壁的时候，能够对第一石墨烯层形成保护，避免第一石墨烯层遭到破坏，得到导电性好，透光率佳的图案化的石墨烯柔性电极。可选的，在另一实施例中，氧化石墨烯层中包括羟基、羧基和环氧基中的一种和多种，高分子层中包括羧基、氨基、羟基、磺酸基、巯基和季胺基中一种或多种。从而使第一氧化石墨烯层能够与第一高分子层形成氢键、静电作用等相互作用力，使第一氧化石墨烯层能够很好地形成在第一高分子层的表面。可选的，在另一实施例中，在第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层，包括：在第一氧化石墨烯层的表面形成第一导电高分子层；在第一导电高分子层的表面形成第二氧化石墨烯层；在第二氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层。可以根据需要的导电层的厚度，进行间隔设置多层氧化石墨烯层以及导电高分子层，且由于导高分子层中的基团和氧化石墨烯层中的基团能够相互作用，所以能够形成层层组装的结构，得到的石墨烯柔性电极的电学性能更佳。可选的，在另一实施例中，在第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层，包括：将形成有保护壁和第一高分子层的基板置于氧化石墨烯分散液内浸泡、取出干燥；可选的，氧化石墨烯分散液内浸泡的时间为0.5-60min；可选的，氧化石墨烯分散液的浓度为0.1-20g/mL。将其浸泡在氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯分散液能够更好地沉积在第一高分子层的表面，能够使形成的第一氧化石墨烯层更加均匀，得到的石墨烯柔性电极的电学性能更佳。可选的，在另一实施例中，在第一氧化石墨烯层的表面形成第一导电高分子层，包括：将形成有保护壁、第一高分子层和第一氧化石墨烯层的基板置于导电高分子溶液内浸泡、取出干燥；可选的，置于导电高分子溶液内浸泡的时间为0.5-60min；可选的，导电高分子溶液的浓度为0.1-30mg/mL；可选的，导电高分子溶液中的导电高分子材料包括聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚苯胺、聚苯乙烯、聚噻吩及其衍生物以及导电掺杂高分子材料中的一种或多种；可选的，导电高分子溶液中的溶剂包括水、醇、酮、烷烃和烷烃衍生物中的一种或多种。将其浸泡在导电高分子溶液中，导电高分子材料能够更好地沉积在第一氧化石墨烯的表面，能够使形成的第一导电高分子层更加均匀，得到的石墨烯柔性电极的电学性能更佳。保护壁的高度大于第二高分子层的远离基板的表面与基板之间的距离。能够防止石墨烯柔性电极的层结构的边缘出现缺陷，使得到的石墨烯柔性电极的电学性能更佳。可选的，在另一实施例中，还原第一氧化石墨烯层得到第一石墨烯层，还原方法包括：化学还原法、电化学还原法、微波还原法、紫外光还原法和γ射线还原法中的一种或多种；可选的，还原方法包括电化学还原法、紫外光还原法和γ射线还原法中的一种或多种。能够将氧化石墨烯层还原成石墨烯层，使得到的石墨烯柔性电极具有良好的导电性能。第二方面，本申请实施例提供一种石墨烯柔性电极，由上述制备方法制备得到；石墨烯柔性电极包括基板以及图案化的第一高分子层和图案化的第一石墨烯层；基板的一表面从下到上依次为第一高分子层和第一石墨烯层。能够形成电学性能佳的石墨烯柔性电极，图案化的效果好。可选的，在另一实施例中，石墨烯柔性电极还包括第一导电高分子层和第二石墨烯层。基板的一表面从下到上依次为第一高分子层、第一石墨烯层、第一导电高分子层和第二石墨烯层。可以根据石墨烯柔性电极的厚度需要，设置多层石墨烯层以及导电高分子层，且石墨烯层与导电高分子层间隔设置，得到电学性能更佳的石墨烯柔性电极。可选的，在另一实施例中，第一石墨烯层和第二石墨烯层均由氧化石墨烯还原得到。能够使石墨烯层与导电高分子层的复合效果更好，且得到电学性能更佳的石墨烯柔性电极。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。图1为本申请实施例提供的步骤(1)后实现的结构示意图；图2为本申请实施例提供的步骤(2)后实现的结构示意图；图3为本申请实施例提供的步骤(3)后实现的结构示意图；图4为本申请实施例提供的步骤(4)后实现的结构示意图；图5为本申请实施例提供的步骤(7)后实现的结构示意图；图6为本申请实施例提供的步骤(9)后实现的结构示意图。图标：101-基材；102-保护壁；103-第一电高分子层；104-第一氧化石墨烯层；105-第二层高分子层；106-第一石墨烯层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。一种石墨烯柔性电极的制备方法，包括如下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被所述保护壁覆盖的所述表面形成第一高分子层；在所述第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在所述第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原所述第一氧化石墨烯层得到第一石墨烯层；去除所述保护壁。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在基板的一表面形成保护壁；在基板的未被所述保护壁覆盖的所述表面形成第一高分子层；在所述第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层；在所述第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层；还原所述第一氧化石墨烯层得到第一石墨烯层；去除所述保护壁。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯层中包括羟基、羧基和环氧基中的一种和多种，所述高分子层中包括羧基、氨基、羟基、磺酸基、巯基和季胺基中一种或多种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述第一氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层，包括：在所述第一氧化石墨烯层的表面形成第一导电高分子层；在所述第一导电高分子层的表面形成第二氧化石墨烯层；在所述第二氧化石墨烯层的表面形成第二高分子层。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述第一高分子层的表面形成第一氧化石墨烯层，包括：将形成有所述保护壁和所述第一高分子层的基板置于氧化石墨烯分散液内浸泡、取出干燥；可选的，所述氧化石墨烯分散液内浸泡的时间为0.5-60min；可选的，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.1-20mg/mL。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述第一氧化石墨烯层的表面形成第一导电高分子层，包括：将形成有所述保护壁、所述第一高分子层和所述第一氧化石墨烯层的基板置于导电高分子溶液内浸泡、取出干燥；可选的，置于所述导电高分子溶液内浸泡的时间为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟伟，卢珂鑫，谷文翠，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33