光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法技术

本发明专利技术公开了一种光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，先在薄膜基材上涂布上石墨烯材料层，其特征在于，依靠氙灯用高频脉冲控制对薄膜基材上的石墨烯材料层进行照射，再结合压力辊施压，使得石墨烯材料层中的金属纳米线吸收转化光照热能后再在压力作用下熔接并将石墨烯材料层固定为一体。还公开了一种采用了上述方法实现石墨烯材料层熔接的一种卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法。本发明专利技术利用了光脉冲熔接原理实现石墨烯材料层的熔接，具有实施简单，操作方便，熔接可靠且效率高，利于控制，以能够保证最终制得的石墨烯透明导电膜导电性能等优点。

Optical Pulse Fused Graphene Material Layer Setting Method

【技术实现步骤摘要】
光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法
本专利技术属于石墨烯透明导电膜制备领域，具体涉及到一种光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法。
技术介绍
石墨烯是一种理想的光子与光电子材料，石墨烯透明导电膜可以广泛应用于手机、平板电脑和触摸屏设备等领域，是一种应用非常广泛电子工业基础材料。现有常规的石墨烯透明导电薄膜制备方法，一般是CVD法，需要先在铜箔上生长形成石墨烯膜，然后再涂抹一层有机玻璃保护层，然后溶蚀掉铜箔后将石墨烯膜转移到薄膜基材表面，然后再去掉有机玻璃保护层。这种制备方法，存在工艺条件苛刻；操作工艺复杂；存在无法克服的内在、固有缺陷，导致成品率低于40%，成本高，效率低，无法实现连续生产；且产品只有较低的导电/透光比，即品质因数低，导电性能较差等缺陷。专利申请号201510481379.7曾公开过一种石墨烯薄膜的制备方法，采用超声波浸泡搅拌氧化石墨烯、过滤杂质、将氧化石墨烯溶液涂布到PET薄膜上、碳化、石墨化并得到石墨烯薄膜。但这种方式仍然存在工艺复杂，且碳化和石墨化步骤难以精确控制，导致产品质量较差的缺陷。这种制备方式并不能得到可用的PET承载的石墨烯透明导电膜，而是将PET薄膜与石墨烯一起碳化掉，再石墨化。这样制备的石墨烯薄膜，透光度极低甚至完全不透光，导电性差，不能用于透明导电膜。一般是用作导热膜。其它还有旋转涂布、浸渍吸附、LB法(Langmuir-Blodgett)、自组装法(SA；Self-Assembly)等。在这些方法中，前两种只适合实验室制作。LB法和自组装法能够得到比较有序的多层超薄膜。自组装法简便易行，无须特殊装置，通常以水为溶剂，具有以分子等级控制沉积过程和薄膜结构的优点。可以利用连续沉积不同成分，制备膜层间二维甚至三维比较有序的结构，实现膜的光、电、磁等功能，因此近年来广受重视。但这两种方法用来实际制作透明导电膜薄膜，其微观过程却非常复杂，不适合量产。迄今为止仍然没有相对简单的、高效、低成本、大规模生产石墨烯透明导电膜的方法。本专利技术人曾申请过的CN201410847076.8，公开过一种金属纳米线-石墨烯桥架结构复合材料的制造方法，但并没有公布具体卷对卷石墨烯透明导电膜连续生产方法。迄今为止仍缺乏一种，工艺要求低、效率高、成本低、易控制、质量好、适合大规模生产的石墨烯透明导电膜制备方法。成为本领域技术人员亟待解决的重大问题。为了解决上述问题，申请人考虑设计了一种卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法，该方法中，包括依次连续进行的以下步骤：a、对透明的薄膜基材进行表面改性预处理，清洗表面及降低表面张力；b、薄膜基材表面连续涂布多功能底涂层，使其进一步降低表面张力，增加与石墨烯导电材料层的结合力；c、再涂布至少一层石墨烯材料层，石墨烯材料层至少包括若干微小片状石墨烯，以及其上生长的金属纳米线；d、使得涂布铺展在多功能底涂层上的石墨烯材料上的金属纳米线之间无数个相互搭接点熔接为整体，且各层之间固定为一体；e、在上述步骤处理后的薄膜基材表面连续涂布增透光学匹配层。但其中，d步骤中，具体采用什么方式实现石墨烯材料的熔接，才能够实施简单，操作方便，熔接可靠且效率高，利于控制，以能够保证最终制得的石墨烯透明导电膜导电性能，成为本领域技术人员有待进一步考虑解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种利用了光脉冲熔接原理实现石墨烯材料层的熔接，且实施简单，操作方便，熔接可靠且效率高，利于控制，以能够保证最终制得的石墨烯透明导电膜导电性能的光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法。本申请中涉及的名词术语如下：品质因数：透明导电膜电导率与透光率之比σdc/σopt。透明导电薄膜除了优良的导电性，还需要优良的电导率、光透射率之比(σdc/σopt)。σdc决定透明导电膜的面电阻，σopt决定透明导电膜的光透过率。品质因数很好描述透明导电膜的光电性能。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，先在薄膜基材上涂布上石墨烯材料层，其特征在于，依靠高频程控脉冲氙灯用高频脉冲（优选为50HZ以上频率）控制对薄膜基材上的石墨烯材料层进行照射，再结合压力辊施压，使得石墨烯材料层中的金属纳米线吸收光子转化为热能后再在压力作用下熔接并将石墨烯材料层固定为一体。这种光脉冲熔接的方式，具有实施简单，控制方便，质量可靠等优点。尤其适合纳米线和纳米颗粒为银材质的时候，利用银纳米材料非线性特征，在高功率脉冲光照下容易吸收转化热的特性，实现石墨烯材料层的熔接。作为优化，本方法可以采用以下结构的光脉冲熔接装置实现，所述光脉冲熔接装置包括两个和高频脉冲控制模块相连的氙灯装置，两个氙灯装置前后间隔并列设置于薄膜基材路径一段水平段的上方，两个氙灯装置照射方向向下正对薄膜基材设置，两个氙灯装置之间的薄膜基材上方设置有一个熔接用压辊，熔接用压辊下方对应设置有一个熔接用背辊，熔接用压辊和熔接用背辊将薄膜基材夹设于其内。这样，薄膜基材先经过一个氙灯装置，在氙灯的高频脉冲光照下，使得金属纳米线和金属纳米颗粒吸收转化光照热能完成初步的熔接，然后再将熔接用压辊的压力，使得材料能够以熔接点为基础进一步挤压密实为一体得到所需的层状结构，然后再次经过一个氙灯装置照射确保各熔接点位置完成搭接的可靠性，避免挤压而导致的熔接点断开，保证制得石墨烯材料层的导电性能满足要求。故装置具有结构简单，控制方便，熔接效果优异，得到的石墨烯材料层导电性能优异等优点。进一步地，所述氙灯装置包括一个整体呈向下开口喇叭形的外壳，外壳内均匀间隔设置有多排氙灯，每排氙灯均沿薄膜基材宽度方向设置且相互错位布置。这样，可以更好地保证光照的均匀性，保证石墨烯材料吸收热量的均衡，保证得到的石墨烯材料层各处位置导电性能一致。进一步地，所述熔接用压辊上方通过压力机构和机架相连。这样可以依靠压力机构控制熔接用压辊施压，保证其压力大小调节适中，提高制得石墨烯材料层质量。本专利技术还公开了一种卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法，其特点在于，包括依次连续进行的以下步骤：a、对透明的薄膜基材进行表面改性预处理，清洗表面及降低表面张力；b、薄膜基材表面连续涂布多功能底涂层，使其进一步降低表面张力，增加与石墨烯导电材料层的结合力；c、再涂布至少一层石墨烯材料层，石墨烯材料层至少包括若干微小片状石墨烯，以及其上生长的金属纳米线；d、使得涂布铺展在多功能底涂层上的石墨烯材料上的金属纳米线之间无数个相互搭接点熔接为整体，且各层之间固定为一体；d步骤后还包括e步骤、在上述步骤处理后的薄膜基材表面连续涂布增透光学匹配层；e步骤后还包括步骤f覆膜，即在设置好增透光学匹配层的薄膜基材上下表面贴合覆盖设置一层保护膜；其中，d步骤中采用了上述的光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法实现熔接。上述卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法具有操作简单，成本低廉，利于控制，生产效率高，产品质量好等优点。故本专利技术利用了光脉冲熔接原理实现石墨烯材料层的熔接，具有实施简单，操作方便，熔接可靠且效率高，利于控制，以能够保证最终制得的石墨烯透明导电膜导电性能等优点。附图说明图1是一种卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法具体实施时采用的气体等离子喷射处理装置的结构原理示意简图。图2是一种卷对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，先在薄膜基材上涂布上石墨烯材料层，其特征在于，依靠高频程控脉冲氙灯用高频脉冲控制对薄膜基材上的石墨烯材料层进行照射，再结合压力辊施压，使得石墨烯材料层中的金属纳米线吸收光子转化为热能后再在压力作用下熔接并将石墨烯材料层固定为一体。

【技术特征摘要】
1.一种光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，先在薄膜基材上涂布上石墨烯材料层，其特征在于，依靠高频程控脉冲氙灯用高频脉冲控制对薄膜基材上的石墨烯材料层进行照射，再结合压力辊施压，使得石墨烯材料层中的金属纳米线吸收光子转化为热能后再在压力作用下熔接并将石墨烯材料层固定为一体。2.如权利要求1所述的光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，其特征在于，采用以下结构的光脉冲熔接装置实现，所述光脉冲熔接装置包括两个和高频脉冲控制模块相连的氙灯装置，两个氙灯装置前后间隔并列设置于薄膜基材路径一段水平段的上方，两个氙灯装置照射方向向下正对薄膜基材设置，两个氙灯装置之间的薄膜基材上方设置有一个熔接用压辊，熔接用压辊下方对应设置有一个熔接用背辊，熔接用压辊和熔接用背辊将薄膜基材夹设于其内。3.如权利要求2所述的光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，其特征在于，所述氙灯装置包括一个整体呈向下开口喇叭形的外壳，外壳内均匀间隔设置有多排氙灯，每排氙灯均沿薄膜基材宽度方向设置且相互错位布置。4.如权利要求2所述的光脉冲熔接式石墨烯材料层设置方法，其特征在于，所述熔接用压辊上方通过压力机构和机架相连。5.一种卷对卷石墨烯透明导电膜连续制备方法，其特征在于，包括依次连续进行的以下步骤：a、对透明的薄膜基材进行表面改性预处理，清洗表面及降低表面张力；b、薄膜基材表面连续涂布多功能底涂层，使其进一步降低表面张力，增加与石墨烯导电材料层的结合力；c、再涂布至少一层石墨烯材料层，石墨烯材料层至少包括若干微小片状石墨烯，以及其上生长的金属纳米线；d、使得涂布铺展在多功能底涂层上的石墨烯材料上的金属纳米线之间无数个相互搭接点熔接为整体，且各层之间固定为一体；d步骤后还包括e步骤、在上述步骤处理后的薄膜基材表面连续涂布增透光学匹配层；e步骤后还包括步骤f覆膜，即在设置好增透光学匹配层的薄膜基材上下表...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昉，吴德操，余政霖，王子猷，蒋彦，彭格，徐化力，王永禄，冉超志，钟朝伦，王珩，刘先康，吴至一，
申请(专利权)人：重庆元石盛石墨烯薄膜产业有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50