卷式石墨烯连续生长设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够将石墨烯生长基底高温退火预处理与高温生长同步进行的卷式石墨烯连续生长设备。该卷式石墨烯连续生长设备，包括放料冷却腔、收料冷却腔、第一高温工艺腔、第二高温工艺腔以及过渡腔；所述放料冷却腔和收料冷却腔均设置有真空泵；所述第一高温工艺腔的两端和第二高温工艺腔的两端均设置有匀流隔热装置；所述第一高温工艺腔和第二高温工艺腔上均设置有加热器；石墨烯生长基底放料辊上放料石墨烯生长基底依次经过放料冷却区导向辊、第一高温工艺腔、过渡腔、第二高温工艺腔、收料冷却腔导向辊最终卷收到石墨烯基底收料辊上。采用该卷式石墨烯连续生长设备能够保证石墨烯薄膜最终品质，提高生产效率。

Coiled graphene continuous growth equipment

The utility model discloses a coiled graphene continuous growth device which can synchronously process the graphene growth substrate by the high temperature annealing pretreatment and the high temperature growth. The roll type continuous growth of graphene devices, including liquid cooling chamber and discharging cooling chamber, the first high-temperature process chamber, second chamber temperature process and transition cavity; the discharging cooling chamber and receiving cooling chamber are provided with vacuum pump; and the second ends of the high temperature process chamber of the first high temperature process chamber the heat insulation device are provided with uniform flow; the first high temperature process chamber and second high temperature process chamber are arranged on the heater; the graphene substrate feeding roller feeding graphene growth substrate passes through the discharge cooling zone guide roller, the first high temperature process chamber, a transition chamber, second cavity, high temperature process material guide roller cooling cavity of the final volume received the graphene substrate material receiving roller. The coiled graphene continuous growth equipment can ensure the final quality of graphene film and improve the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
卷式石墨烯连续生长设备
本技术涉及一种石墨烯的生长设备，尤其是一种卷式石墨烯连续生长设备。
技术介绍
众所周知的：石墨烯虽然只有一个碳原子层厚,但由于其自身结构特性使其表现出诸多世界之最，如最薄、最轻、最坚韧、电阻率最小等，石墨烯被称为材料界的“黑金”，21世纪“新材料之王”。石墨烯薄膜的规模化制备，经过近几年的广泛研究，化学气相沉积法是规模化制备石墨烯薄膜最有前景的方法之一。CVD法制备高质量的石墨烯薄膜是在1000度左右的真空条件下将碳源加热分解成活性碳基团，然后Cu、Ni等过渡金属衬底上进一步分解生成石墨烯。然而，快速、连续规模化制备大面积、高质量石墨烯薄膜的方法一直没有取得大的突破，极大地限制了石墨烯制备效率和产量，阻碍了石墨烯薄膜产业快速发展的步伐。卷对卷生长石墨烯是一个动态生长过程，与片式静态生长有着本质上的区别。对于片材间歇式生长高质量的石墨烯通常是将石墨烯生长基底在其熔点附近进行长时间高退火，使多晶生长基底再次结晶，增加生长基底晶畴面积，有利于制备高质量的石墨烯薄膜。近几年虽然已有专利开始研究卷对卷制备石墨烯设备及工艺，但因为只设置一个高温工艺腔，退火和生长同时进行，很难实现高质量石墨烯的可控制备。对于一个高温工艺腔，如果先进行卷对卷高温退火，再倒回来进行卷对卷石墨烯生长，严重影响石墨烯生长效率。此外，之前专利均未考虑高温热辐射对密封装置影响和工艺腔内气体均匀分布问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够将石墨烯生长基底高温退火预处理与高温生长分开且同步进行的卷式石墨烯连续生长设备。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本技术提供了一种卷式石墨烯连续生长设备，包括放料冷却腔、收料冷却腔以及用于所述放料冷却腔和收料冷却腔抽真空的真空泵；所述放料冷却腔内设置有石墨烯生长基底放料辊和放料冷却区导向辊，所述收料冷却腔内设置有长有石墨烯基底收料辊以及收料冷却腔导向辊；卷式石墨烯连续生长设备，还包括第一高温工艺腔、第二高温工艺腔以及过渡腔；所述第一高温工艺腔的两端和第二高温工艺腔的两端均设置有匀流隔热装置；所述第一高温工艺腔和第二高温工艺腔上均设置有加热器；所述第一高温工艺腔一端与放料冷却腔连接且连通，另一端与过渡腔连接且连通，所述第二高温工艺腔一端与过渡腔连接且连通，另一端与收料冷却腔连接且连通；石墨烯生长基底放料辊上放料石墨烯生长基底依次经过放料冷却区导向辊、第一高温工艺腔、过渡腔、第二高温工艺腔、收料冷却腔导向辊最终卷收到石墨烯基底收料辊上。进一步的，所述第一高温工艺腔竖向布置，所述第二高温工艺腔横向布置，所述过渡腔内设置有过渡辊。进一步的，所述过渡腔内设置有检测石墨烯生长基底张力的张力检测装置。优选的，所述收料冷却腔导向辊采用水冷导向辊。进一步的，第一高温工艺腔的两端均通过多点进气密封法兰分别与放料冷却腔和过渡腔连接，第二高温工艺腔的两端均通过多点进气密封法兰分别与过渡腔和收料冷却腔连接。优选的，所述多点进气密封法兰包括外法兰、内法兰以及密封胶圈，所述内法兰具有凸台端，所述外法兰设置有与内法兰匹配的凹槽，所述密封胶圈安装在凹槽内，所述内法兰的凸台端插入外法兰的凹槽内，且顶紧密封胶圈，所述内法兰上设置有连通内法兰内圈的通气通道。优选的，所述匀流隔热装置包括至少两层隔热板以及支撑柱，所述支撑柱设置在相邻两层隔热板之间；所述隔热板上设置有均匀分布的透气孔，所述相邻两层隔热板上的透气孔错位分布。进一步的，所述隔热板上的中心通孔为沿径向的通槽。优选的，所述放料冷却腔设置有一个真空泵，所述收料冷却腔设置有一个真空泵。优选的，所述加热器采用电阻加热器。本技术的有益效果是：本技术所述的卷式石墨烯连续生长设备由于在放料冷却腔、收料冷却腔之间设置有两个高温工艺腔，并且通过过渡腔将两个高温工艺腔分开；因此将石墨烯生长基底高温退火预处理与高温生长分别在两个高温工艺腔内进行，并且同步进行，既解决了基底处理过程中温度设置的自由性、又可随意选择基底处理过程中的工艺气体，排除石墨烯生长碳源对基底表面处理过程中的影响。通过多腔体的设置，将石墨烯生长过程中各个环节分布到各腔体中分开进行，避免卷对卷生长过程中各环节相互影响，进而影响石墨烯薄膜产品的最终品质；此外，通过多腔体的设置能够使得各个工艺同步进行，因此可以提高卷对卷石墨烯薄膜制备效率。附图说明图1是本技术实施例中卷式石墨烯连续生长设备的两个高温工艺腔一个横向布置，另一个竖向布置的结构示意图；图2是本技术实施例中卷式石墨烯连续生长设备的两个高温工艺腔均横向布置的结构示意图；图3是本技术实施例中卷式石墨烯连续生长设备的两个高温工艺腔均竖向布置的结构示意图；图4是本技术实施例中均流隔热装置的结构简图；图5是本技术实施例中多点进气密封法兰横向安装时的结构简图；图6是本技术实施例中多点进气密封法兰竖向安装时的结构简图；图中标示：1-放料冷却腔，2-第一高温工艺腔，3-第二高温工艺腔，4-收料冷却腔，41-石墨烯基底收料辊，42-收料冷却腔导向辊，5-过渡腔，51-张力检测装置，52-过渡辊，6-石墨烯生长基底，7-真空泵，8-多点进气密封法兰，81-通气通道，82-外法兰，83-内法兰，84-密封胶圈，9-匀流隔热装置，91-隔热板，92-支撑轴，93-中心通孔，10-加热器，11-石墨烯生长基底放料辊，12-放料冷却区导向辊。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1至图6所示，本技术所述的卷式石墨烯连续生长设备，包括放料冷却腔1、收料冷却腔4以及用于所述放料冷却腔1和收料冷却腔4抽真空的真空泵7；所述放料冷却腔1内设置有石墨烯生长基底放料辊11和放料冷却区导向辊12，所述收料冷却腔4内设置有长有石墨烯基底收料辊41以及收料冷却腔导向辊42；卷式石墨烯连续生长设备，还包括第一高温工艺腔2、第二高温工艺腔3以及过渡腔5；所述第一高温工艺腔2的两端和第二高温工艺腔3的两端均设置有匀流隔热装置9；所述第一高温工艺腔2和第二高温工艺腔3上均设置有加热器10；所述第一高温工艺腔2一端与放料冷却腔1连接且连通，另一端与过渡腔5连接且连通，所述第二高温工艺腔3一端与过渡腔5连接且连通，另一端与收料冷却腔4连接且连通；石墨烯生长基底放料辊11上放料石墨烯生长基底6依次经过放料冷却区导向辊12、第一高温工艺腔2、过渡腔5、第二高温工艺腔3、收料冷却腔导向辊42最终卷收到石墨烯基底收料辊41上。具体的，所述用于所述放料冷却腔1和收料冷却腔4抽真空的真空泵7的主要作用是对整个系统进行抽真空，尤其是对放料冷却腔1和收料冷却腔4进行抽真空。对放料冷却腔1和收料冷却腔4抽真空的方式，可以采用之间在放料冷却腔1和收料冷却腔4上直接设置有真空泵7；放料冷却腔1和收料冷却腔4可以各自单独设置真空泵7也可以共用一个真空泵7；也可以采用将真空泵7设置在高温工艺腔或者过渡腔5上，通过第一高温工艺腔2与放料冷却腔1之间的密封法兰和第二高温工艺腔3与收料冷却腔4之间密封法兰进气，也可以实现多腔室工艺分开进行。具体的，所述石墨烯生长基底放料辊11上放料石墨烯生长基底6依次经过放料冷却区导向辊12、第一高温工艺腔2、过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】
卷式石墨烯连续生长设备，包括放料冷却腔(1)、收料冷却腔(4)以及用于所述放料冷却腔(1)和收料冷却腔(4)抽真空的真空泵(7)；所述放料冷却腔(1)内设置有石墨烯生长基底放料辊(11)和放料冷却区导向辊(12)所述收料冷却腔(4)内设置有石墨烯基底收料辊(41)以及收料冷却腔导向辊(42)；其特征在于：还包括第一高温工艺腔(2)、第二高温工艺腔(3)以及过渡腔(5)；所述第一高温工艺腔(2)的两端和第二高温工艺腔(3)的两端均设置有匀流隔热装置(9)；所述第一高温工艺腔(2)和第二高温工艺腔(3)上均设置有加热器(10)；所述第一高温工艺腔(2)一端与放料冷却腔(1)连接且连通，另一端与过渡腔(5)连接且连通，所述第二高温工艺腔(3)一端与过渡腔(5)连接且连通，另一端与收料冷却腔(4)连接且连通；石墨烯生长基底放料辊(11)上放料石墨烯生长基底(6)依次经过放料冷却区导向辊(12)、第一高温工艺腔(2)、过渡腔(5)、第二高温工艺腔(3)、收料冷却腔导向辊(42)最终卷收到石墨烯基底收料辊(41)上。

【技术特征摘要】
1.卷式石墨烯连续生长设备，包括放料冷却腔(1)、收料冷却腔(4)以及用于所述放料冷却腔(1)和收料冷却腔(4)抽真空的真空泵(7)；所述放料冷却腔(1)内设置有石墨烯生长基底放料辊(11)和放料冷却区导向辊(12)所述收料冷却腔(4)内设置有石墨烯基底收料辊(41)以及收料冷却腔导向辊(42)；其特征在于：还包括第一高温工艺腔(2)、第二高温工艺腔(3)以及过渡腔(5)；所述第一高温工艺腔(2)的两端和第二高温工艺腔(3)的两端均设置有匀流隔热装置(9)；所述第一高温工艺腔(2)和第二高温工艺腔(3)上均设置有加热器(10)；所述第一高温工艺腔(2)一端与放料冷却腔(1)连接且连通，另一端与过渡腔(5)连接且连通，所述第二高温工艺腔(3)一端与过渡腔(5)连接且连通，另一端与收料冷却腔(4)连接且连通；石墨烯生长基底放料辊(11)上放料石墨烯生长基底(6)依次经过放料冷却区导向辊(12)、第一高温工艺腔(2)、过渡腔(5)、第二高温工艺腔(3)、收料冷却腔导向辊(42)最终卷收到石墨烯基底收料辊(41)上。2.如权利要求1所述的卷式石墨烯连续生长设备，其特征在于：所述第一高温工艺腔(2)竖向布置，所述第二高温工艺腔(3)横向布置，所述过渡腔(5)内设置有过渡辊(52)。3.如权利要求1所述的卷式石墨烯连续生长设备，其特征在于：所述过渡腔(5)内设置有检测石墨烯生长基底(6)张力的张力检测装置(51)。4.如权利要求1所述的卷式石...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占成，史浩飞，伍俊，李昕，黄德萍，段银武，张永娜，余杰，
申请(专利权)人：重庆墨希科技有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50