高温工艺腔竖向布置的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减小重力作用对石墨烯成型质量影响的高温工艺腔竖向布置的石墨烯连续生长设备。该石墨烯连续生长设备，包括用于放料冷却腔和收料冷却腔抽真空的真空泵、放料冷却腔、收料冷却腔、过渡腔以及均竖向设置的第一高温工艺腔、第二高温工艺腔；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；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。采用该石墨烯连续生长设备能够减小重力对产品质量的影响，保证石墨烯薄膜最终品质，提高生产效率。

The vertical arrangement of the high temperature process chamber for the continuous growth of graphene

The utility model discloses a continuous growth device for the vertical arrangement of the high temperature process cavity of the high temperature process cavity which reduces the influence of gravity on the quality of graphene. The continuous growth of graphene devices, including for feeding and discharging cavity cooling cooling cavity of the vacuum pump, discharge cooling chamber and discharging cooling chamber, and the transition chamber is vertically arranged in the first cavity, second high temperature process of high-temperature process cavity; both ends of the first and second ends of the high temperature process chamber temperature process the cavity are provided with uniform flow heat insulation device; the first high temperature process chamber and second high temperature process chamber is 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 continuous growth equipment with this graphene can reduce the effect of gravity on the quality of the product, ensure the final quality of the graphene film and improve the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
高温工艺腔竖向布置的石墨烯连续生长设备
本技术涉及一种石墨烯的生长设备，尤其是一种高温工艺腔竖向布置的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同步进行，同时减小重力作用对石墨烯生长基底表面形貌及外观影响的高温工艺腔竖向布置的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：本技术提供了一种高温工艺腔竖向布置的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石墨烯基底收料辊以及收料冷却腔导向辊；高温工艺腔竖向布置的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与第二高温工艺腔均竖向布置；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；所述过渡腔内第一高温工艺腔以及第二高温工艺腔对应的位置均设置有过渡辊；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、过渡腔中的过渡辊、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，所述过渡腔内设置有检测石墨烯薄膜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中心通孔及均匀分布的透气孔，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：本技术所述的高温工艺腔竖向布置的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；同时两个高温工艺腔均竖向布置；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，而影响石墨烯薄膜最终品质；其次，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。再次，由于所述第一高温工艺腔与第二高温工艺腔均竖向布置；因此石墨烯生长基底在第一高温工艺腔和第二高温工艺腔内均为竖直分布，由于重力的作用，石墨烯生长基底会自然下垂，保证石墨烯生长基底始终处于平滑的状态下，避免当石墨烯生长基底水平布置时，需要在较大张力的作用下才能将其拉直。因此能够减小重力对石墨烯生长基底表面平整度和外观在退火和高温生长过程中的影响，能够保证石墨烯薄膜的品质。附图说明图1是本技术实施例中高温工艺腔竖向布置的石墨烯连续生长设备的结构示意图；图2是本技术实施例中均流隔热装置的结构简图；图3是本技术实施例中多点进气密封法兰的结构简图；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3所示，本技术所述的高温工艺腔竖向布置的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；高温工艺腔竖向布置的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与第二高温工艺腔3均竖向布置；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；所述过渡腔5内第一高温工艺腔2以及第二高温工艺腔3对应的位置均设置有过渡辊52；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中的过渡辊52、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本文档来自技高网...

【技术保护点】
高温工艺腔竖向布置的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)与第二高温工艺腔(3)均竖向布置；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；所述过渡腔(5)内第一高温工艺腔(2)以及第二高温工艺腔(3)对应的位置均设置有过渡辊(52)；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)中的过渡辊(52)、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.高温工艺腔竖向布置的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)与第二高温工艺腔(3)均竖向布置；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；所述过渡腔(5)内第一高温工艺腔(2)以及第二高温工艺腔(3)对应的位置均设置有过渡辊(52)；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)中的过渡辊(52)、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所述的高温工艺腔竖向布置的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)。3.如权利要求1所述的高温工艺腔竖向布置的石墨烯连续生长设备，其特征在于：所述收料冷却腔导向辊(42)采用水冷导向辊。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占成，伍俊，史浩飞，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