一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统技术方案

本实用新型专利技术涉及石墨烯薄膜制备技术领域，公开了一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，包括竖向设置的高温工艺腔以及连接于高温工艺腔上的供气单元，高温工艺腔的顶部和底部分别设有进料过渡腔和出料过渡腔，进料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高温工艺腔顶部的进料密封组件，出料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高温工艺腔底部的出料密封组件，进料过渡腔、高温工艺腔和出料过渡腔内竖向滑动连接有滑动座，滑动座上连接有用于固定衬底的固定装置。本实用新型专利技术专利解决了现有技术中石墨烯薄膜生产时效率低且容易发生烫伤的问题。薄膜生产时效率低且容易发生烫伤的问题。薄膜生产时效率低且容易发生烫伤的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统


[0001]本技术涉及石墨烯薄膜制备
，具体涉及一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统。

技术介绍

[0002]石墨烯是由单层碳原子紧密排列形成的具有蜂窝状结构的二维晶体，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。目前，石墨烯薄膜的生产方法主要为气相沉积法（即CVD法），在高温工艺腔（即真空高温的CVD炉）内完成石墨烯薄膜的连续生长。
[0003]在现有的石墨烯薄膜连续生长设备中，衬底是呈卷状地安装于放料辊上，石墨烯薄膜生长前，将衬底的端部穿过高温工艺腔后固定于收料辊上，然后利用抽真空设备将高温工艺腔进行抽真空，以将高温工艺腔内的杂质气体排出，防止杂质气体对石墨烯薄膜的正常生长造成影响；然后利用供气单元向高温工艺腔内通入工艺气体（主要包括碳源气体和氢气），使工艺气体分散于高温工艺腔内，在高温作用下，碳源气体分解而在衬底上生长出石墨烯薄膜，此过程中，放料辊和收料辊转动而使衬底不断经过高温工艺腔，从而完成石墨烯薄膜的连续生长。
[0004]现有的设备中，石墨烯薄膜虽然可以连续生长，但是石墨烯薄膜生产过程中仍然存在如下问题：
[0005]1.当每一卷衬底生长好石墨烯薄膜后，都需要将生长好石墨烯薄膜的衬底从收料辊上取下，然后再将新的衬底安装于放料辊上，并将新安装衬底的端部穿过高温工艺腔后固定于收料辊上，以便在下一卷衬底上连续生长石墨烯薄膜，而在更换衬底的过程中，外界的杂质气体容易进入到高温工艺腔内，因此在进行下一次石墨烯薄膜生长前，需要花较长的时间将高温工艺腔内的杂质气体排出，影响石墨烯薄膜生产效率，且杂质气体可能残留而影响石墨烯薄膜生长的质量。
[0006]2.当打开高温工艺腔而安装新的衬底时，由于高温工艺腔内温度十分高，而目前衬底的更换是由人工进行更换，造成更换过程中人工可能被烫伤。
[0007]3.现有的高温工艺腔通常呈长筒状，在安装衬底而将衬底的端部穿过高温工艺腔固定于收料辊上时，人工牵引衬底时，由于现有的衬底较薄而容易出现褶皱，影响衬底的平面度而造成石墨烯薄膜生长质量不好。

技术实现思路

[0008]本技术意在提供一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，以解决现有技术中石墨烯薄膜生产时效率低且容易发生烫伤的问题。
[0009]为解决上述问题，本技术采用如下技术方案：一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，包括竖向设置的高温工艺腔以及连接于高温工艺腔上的供气单元，高温工艺腔的顶部和底部分别设有进料过渡腔和出料过渡腔，进料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高
温工艺腔顶部的进料密封组件，出料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高温工艺腔底部的出料密封组件，进料过渡腔、高温工艺腔和出料过渡腔内竖向滑动连接有滑动座，滑动座上连接有用于固定衬底的固定装置。
[0010]本方案的原理是：本申请中，高温工艺腔竖向设置，衬底由上至下穿过高温工艺腔，由于设置有进料过渡腔和出料过渡腔，当石墨烯薄膜生长前安装衬底阶段，首先利用进料密封组件和出料密封组件将高温工艺腔的顶部和底部进行密封，减少外界杂质气体进入高温工艺腔的情况，且此时滑动座位于进料过渡腔内，可以利用固定装置将衬底的端部固定；然后打开进料密封组件和出料密封组件，使滑动座可以由进料过渡腔向下滑动至高温工艺腔内，因此只要转动放料辊逐渐释放衬底，在滑动座和固定装置的重力作用下，可以将衬底的端部向下拉动而使得衬底的端部穿过高温工艺腔，然后关闭进料密封组件和出料密封组件，在将衬底的端部从固定装置上取下并固定于现有技术的收料辊上，从而完成衬底的安装，最后在打开进料密封组件和出料密封组件，使得放料辊和收料辊转动时可以逐渐使衬底穿过高温工艺腔，使得衬底上连续生长石墨烯薄膜。
[0011]本方案的有益效果为：
[0012]1.能够有效提升石墨烯薄膜的生产效率：相比于现有技术中需要完全打开高温工艺腔而进行衬底更换，造成外界大量杂质气体进入到高温工艺腔内，使得后续需要花较长的时间将杂质气体排出的情况。本申请中，在安装衬底时，进料密封组件和出料密封组件可以对高温工艺腔的两端起到阻挡密封作用，从而有效减少外界杂质气体进入到高温工艺腔的情况，减少后续排出高温工艺腔内杂质气体的时间，提升石墨烯薄膜生产的效率并降低生产成本。
[0013]2.有效降低烫伤的风险：本申请中，由于进料密封组件和出料密封组件能够起到遮挡效果，因此在将衬底的端部固定于固定装置上，或者将衬底的端部由固定装置上取下而固定于收料辊上时，进料密封组件和出料密封组件都能够对高温工艺腔内的高温进行有效遮挡，从而降低人工被烫伤的风险。
[0014]3.能够自动使衬底穿过高温工艺腔：本申请中，由于高温工艺腔是竖向设置的，因此在将衬底安装固定于固定装置上后，随着放料辊转动，在滑动座和固定座自身重力作用下，可以牵引衬底自动向下移动而穿过高温工艺腔，在穿过高温工艺腔过程中，由于固定装置对衬底的端部起到固定作用，从而有效降低衬底在移动过程中发生褶皱的问题，提升石墨烯薄膜的生长质量。
[0015]4.有利于石墨烯薄膜的均匀生长：相比于将高温工艺腔水平设置，衬底在高温工艺腔内被传送时容易因自身重力影响而中部向下弯曲的情况，影响衬底上下两侧石墨烯薄膜的生长，造成衬底上下两侧石墨烯薄膜生长不均。本申请中，由于高温工艺腔竖向设置，衬底是沿着竖直方向向下传送，因此衬底在向下传送过程中处于拉直状态，衬底两侧石墨烯薄膜能够均匀地生长。
[0016]优选的，作为一种改进，所述固定装置包括两块正对设置的压板，两块压板之间形成用于固定衬底的固定间隙；其中一块压板上固定连接有导杆，导杆与另一块压板滑动配合，两块压板之间设有弹性支撑件，导杆上螺纹连接有用于固定另一块压板的固定螺母。
[0017]本方案中，在弹性支撑件的弹力作用下，两块压板处于相互远离状态，方便将衬底的端部放入到固定间隙内，然后转动固定螺母，使得两块压板相互靠近而将衬底的端部固
定，结构简单且操作方便。
[0018]优选的，作为一种改进，所述导杆数量为两根且两根导杆位于压板的两端，所述弹性件为套设于导杆上的支撑弹簧。
[0019]本方案中，将两根导杆设置于压板的两端，避免导杆对衬底的固定产生阻挡干扰，方便快速完成对衬底端部的固定。
[0020]优选的，作为一种改进，所述进料密封组件包括进料固定板和活动连接于进料固定板上的进料密封门，进料固定板固定连接于高温工艺腔的顶部，进料固定板与高温工艺腔之间设有进料间隙；所述出料密封组件包括出料固定板和活动连接于出料固定板上的出料密封门，出料固定板固定连接于高温工艺腔的底部，出料固定板与高温工艺腔之间设有出料间隙。
[0021]本方案中，通过活动连接的进料密封门和出料密封门对进料间隙以及出料间隙的打开和关闭，实现对高温工艺腔的打开和关闭。
[0022]优选的，作为一种改进，所述进料密封门滑动连接于进料固定板上，出料密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，包括竖向设置的高温工艺腔以及连接于高温工艺腔上的供气单元，其特征在于：所述高温工艺腔的顶部和底部分别设有进料过渡腔和出料过渡腔，进料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高温工艺腔顶部的进料密封组件，出料过渡腔与高温工艺腔之间设有用于关闭高温工艺腔底部的出料密封组件，进料过渡腔、高温工艺腔和出料过渡腔内竖向滑动连接有滑动座，滑动座上连接有用于固定衬底的固定装置。2.根据权利要求1所述的一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，其特征在于：所述固定装置包括两块正对设置的压板，两块压板之间形成用于固定衬底的固定间隙；其中一块压板上固定连接有导杆，导杆与另一块压板滑动配合，两块压板之间设有弹性支撑件，导杆上螺纹连接有用于固定另一块压板的固定螺母。3.根据权利要求2所述的一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，其特征在于：所述导杆数量为两根且两根导杆位于压板的两端，所述弹性支撑件为套设于导杆上的支撑弹簧。4.根据权利要求2所述的一种卷对卷石墨烯薄膜生产系统，其特征在于：所述进料密封组件包括进料固定板和活动连接于进料固定板上的进料密封门，进料固定板固定连接于高温工艺腔的顶部，进料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登诗，王炜，易军，举亚琪，廖仁梅，
申请(专利权)人：重庆石墨烯研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：