用于制造石墨烯膜的设备、方法和系统技术方案

一种用于制造石墨烯膜的设备包括第一部分，第一部分具有用于容纳流体中的石墨烯薄片的悬浮液的第一流体室。第二部分可设置在第一部分邻近处。第二部分具有第二流体室和容纳在第二流体室中用于支承多孔基板的多孔支承件。当第一部分邻近第二部分定位并且多孔基板由多孔支承件支承时，第一流体室和第二流体室经由多孔基板而流体连通。该设备还包括增压器，增压器用于在第一流体室与第二流体室之间产生压力差，并由此迫使流体通过多孔基板并进入到第二流体室中并且使石墨烯薄片留置在多孔基板的孔中。基板的孔中。基板的孔中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造石墨烯膜的设备、方法和系统
相关申请的交叉引用本申请要求于2019年6月13日提交的美国临时专利申请No.62/860,829的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过参引并入本文中。


该文件涉及石墨烯膜。更具体地，该文件涉及用于制造石墨烯膜的设备和方法。

技术介绍

美国专利申请No.2016/0339160A1(Bedworth等人)公开了关于二维材料比如石墨烯的各种系统和方法。膜包括交联的石墨烯薄片聚合物，该交联的石墨烯薄片聚合物包括多个交联的石墨烯薄片。交联的石墨烯薄片包括石墨烯部分和交联部分。交联部分包含4个至10个原子链。交联的石墨烯薄片聚合物通过环氧化物功能化的石墨烯薄片与(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺功能化的交联剂反应来制备。

技术实现思路

以下内容旨在向读者详细描述本专利技术的各个方面，而限定或界定任何专利技术。公开了一种用于制造石墨烯膜的设备。根据一些方面，一种用于制造石墨烯膜的设备包括第一部分，第一部分具有用于容纳流体中的石墨烯薄片的悬浮液的第一流体室。第二部分能够邻近第一部分定位。第二部分包括第二流体室和容纳在第二流体室中用于支承多孔基板的多孔支承件。当第一部分邻近第二部分定位并且多孔基板由多孔支承件支承时，第一流体室和第二流体室经由多孔基板而流体连通。该设备还包括增压器，增压器用于在第一流体室与第二流体室之间产生压力差，并由此迫使流体通过多孔基板并进入到第二流体室中并且使石墨烯薄片留置在多孔基板的孔中。在一些示例中，多孔支承件包括：第一层，第一层具有第一尺寸的孔；第二层，第二层具有大于第一尺寸的第二尺寸的孔；以及第三层，第三层具有大于第二尺寸的第三尺寸的孔。第一层可以包括纤维素、织物和聚合物中的至少一者的片。第二层可以包括烧结聚合物或多孔金属的第一子层和烧结聚合物或多孔金属的第二子层。在一些示例中，增压器构造成对第一流体室加压。增压器可以包括液压缸、压缩气缸或高压水泵。在一些示例中，增压器包括用于在第二流体室中产生真空的真空设备。在一些示例中，该设备还包括位于第一流体室中的超声换能器。在一些示例中，设备还包括具有第一部件和第二部件的基板支承架。多孔基板能够固定在第一部件与第二部件之间。基板支承架可以是可移动的，以将多孔基板设置在多孔支承架上。在一些示例中，当第一部分邻近第二部分定位并且多孔基板由多孔支承件支承时，基板支承架位于第一流体室和第二流体室的外侧。
在一些示例中，该设备还包括用于感测悬浮液和/或流体和/或石墨烯薄片的参数的至少一个传感器。还公开了一种用于制造石墨烯膜的方法。根据一些方面，一种用于制造石墨烯膜的方法包括：a)将多孔基板设置在多孔支承件上。多孔基板具有第一表面和第二表面，并且多孔基板定位成使得第一表面背向多孔支承件并且第二表面面向多孔支承件。该方法还包括：b)将流体中的石墨烯薄片的悬浮液施加至第一流体室，以使多孔基板的第一表面与悬浮液接触；以及c)在多孔基板施加压力差以迫使石墨烯薄片进入到多孔基板的孔中并迫使流体通过多孔基板。在一些示例中，步骤c)包括对第一流体室加压。在一些示例中，步骤c)包括对多孔支承件施加真空。在一些示例中，该方法包括在步骤b)和/或步骤c)期间对悬浮液进行超声处理。在一些示例中，该方法还包括在步骤a)之前将多孔基板安装在基板支承架中。步骤a)可以包括操纵基板支承架以将多孔基板设置在多孔支承件上。该方法还可以包括在步骤c)之后从多孔支承件移除基板支承架和多孔基板。在一些示例中，该方法还包括在步骤c)期间感测悬浮液和/或流体的参数。在一些示例中，步骤c)包括使流体行进穿过多孔支承件的第一层、第二层和第三层。还公开了一种用于制造石墨烯膜的系统。根据一些方面，一种用于制造石墨烯膜的系统包括设备和控制子系统。设备包括第一部分，第一部分具有用于容纳流体中的石墨烯薄片的悬浮液的第一流体室。该设备还包括第二部分，第二部分能够邻近第一部分定位并且第二部分具有第二流体室以及容纳在第二流体室中用于支承多孔基板的多孔支承件。当第一部分邻近第二部分定位并且多孔基板由多孔支承件支承时，第一流体室和第二流体室经由多孔基板而流体连通。该设备还包括用于感测悬浮液和/或流体的参数的至少一个传感器。该设备还包括增压器，增压器用于在第一流体室与第二流体室之间产生压力差，并由此迫使流体通过多孔基板并进入到第二流体室中并且使石墨烯薄片留置在多孔基板的孔中。控制子系统可以从感器接收信息并且可以基于接收到的信息来控制设备。
附图说明
包括在此的附图用于图示本说明书的物品、方法和设备的各种示例，而并不旨在以任何方式限制所教导的范围。在附图中：图1是用于制造石墨烯膜的系统的立体图；图2是图1所示系统的基板支承架的立体图；图3是沿着图1中的线3
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3的截面图；以及图4是图3中被包围区域的放大图。
具体实施方式
下面将描述各种设备或过程或组成以提供所要求保护的主题的实施方式的示例。下面描述的实施方式不限制任何权利要求，并且任何权利要求可以涵盖与下面描述的那些过程或设备或组成所不同的过程或设备或组成。权利要求不限于具有以下描述的任何一种
设备或过程或组成的所有特征的设备或过程或组成，或者不限于以下描述的多个或所有设备或过程或组成所共有的特征。下面描述的设备或过程或组成可能不是通过本专利申请的发布而授予任何专有权的实施方式。下面描述的任何主题可以是另一保护性文书例如继续专利申请的主题，并且对于下面描述的任何主题未通过本专利申请的发布而授予专有权，并且申请人、专利技术人或所有者不打算通过其在本文件中的公开而放弃、抛弃或向公众提供任何此类主题。本文中总体上公开了用于制造石墨烯膜的设备、方法和系统。更具体地，本文中公开了用于制造石墨烯膜的设备、方法和系统，其中，石墨烯膜包括多孔基板以及留置在多孔基板的孔中的和/或沉积为在多孔基板的表面上的层的石墨烯薄片。例如，在国际专利申请(PCT)公开No.WO2020/000086A1(Flint等人)、美国专利申请No.16/542,456(Flint等人)以及美国专利申请No.16/810,918(Oguntuase)中公开了这种石墨烯膜，上述专利申请中的每个专利申请的全部内容通过参引并入本文中。例如，这种石墨烯膜可以用于水的过滤和净化，或者用于形成传导性表面(例如，用于电池的传导性表面)。通常，本文中公开的设备能够允许将流体中的石墨烯薄片的悬浮液施加至多孔基板，并且允许在多孔基板产生压力差，使得悬浮液被迫进入到多孔基板的孔中。在石墨烯薄片被留在孔中的同时流体可以行进通过孔，以产生膜(即其中，该膜包括多孔基板以及留置在多孔基板的孔中的和/或沉积为在多孔基板的表面上的层的石墨烯薄片)。如本文中使用的，术语“薄片”是指包括一个或多个(例如，至少两个以及多达九个)石墨烯的片的结构。优选地，薄片包括两个或三个石墨烯的片。薄片的厚度例如可以达到15纳米、直径可以达到100微米。如本文中使用的，术语“石墨烯薄片”可以指纯石墨烯(即非功能化石墨烯)的薄片和/或功能化石墨烯的薄片。功能化石墨烯可以包括例如羟基化石墨烯(也称为氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造石墨烯膜的设备，所述设备包括：第一部分，所述第一部分具有用于容纳流体中的石墨烯薄片的悬浮液的第一流体室；第二部分，所述第二部分能够邻近所述第一部分定位，所述第二部分具有第二流体室以及容纳在所述第二流体室中用于支承多孔基板的多孔支承件，其中，当所述第一部分邻近所述第二部分定位并且所述多孔基板由所述多孔支承件支承时，所述第一流体室和所述第二流体室经由所述多孔基板而流体连通；增压器，所述增压器用于在所述第一流体室与所述第二流体室之间产生压力差，并由此迫使所述流体穿过所述多孔基板并进入到所述第二流体室中并且使所述石墨烯薄片留置在所述多孔基板的孔中。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多孔支承件包括：第一层，所述第一层具有第一尺寸的孔；第二层，所述第二层具有大于所述第一尺寸的第二尺寸的孔；以及第三层，所述第三层具有大于所述第二尺寸的第三尺寸的孔。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一层包括纤维素、织物和聚合物中至少一的薄片。4.根据权利要求2或权利要求3所述的设备，其中，所述第二层包括第一子层和第二子层。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，所述增压器配置用于对所述第一流体室加压。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述增压器包括液压缸、压缩气缸或高压水泵。7.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，所述增压器包括用于在所述第二流体室中产生真空的真空装置。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，还包括位于所述第一流体室中的超声换能器。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备，还包括基板支承架，其中，所述多孔基板能够固定于所述基板支承架，并且其中，所述基板支承架是可移动的，以将所述多孔基板设置在所述多孔支承件上。10.根据权利要求9所述的设备，其中，当所述第一部分与所述第二部分邻近并且所述多孔基板由所述多孔支承件支承时，所述基板支承架位于所述第一流体室和所述第二流体室的外侧。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的设备，还包括至少一个传感器，用于感测所述悬浮液和/或所述流体和/或所述石墨烯薄片的参数。12.一种用于制造石墨烯膜的方法，所述方法包括：a)将多孔基板设置在多孔支承件上，其中，所述多孔基板具有第一表面和第二表面，并且其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩，
申请(专利权)人：二五九九二一八安大略公司，
类型：发明
国别省市：