一种用于使薄膜与基底贴敷的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于使薄膜与基底贴敷的装置，其包括：一个盛放液体的槽体，分布于该槽体底面和/或侧壁的一个或多个导流孔，以及一个或多个位于该槽体内的支架。使用此装置可以稳定地完成薄膜与基底的无缺陷粘贴，适于大规模复合薄膜的生产。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于使薄膜与基底贴敷的装置，尤其涉及一种用于使石墨烯薄膜与基底贴敷的装置。
技术介绍
石墨烯由于具有优异的机械、光学、热学、电学和磁学性能，有望在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器、能量储存等领域获得广泛应用，近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点之一。2008年，美国科研人员发现用化学气相沉积法(CVD法)能在铜和镍基底上成功生长出大尺寸的石墨烯薄膜，从而使得石墨烯的大规模生产成为可能。CVD生长过程如下将铜箔在氩气和氢气环境下1000°C预热处理I. 5小时；然后 通入甲烷，进行碳分解，生长时间约为20分钟。生长过程中第一步将通过气体流量和压力来控制石墨烯的成核密度，第二步再加大气体流量中甲烷的浓度来获得连续均匀的单层石墨烯，气相沉积在石墨烯薄膜两面同时发生。在生长有石墨烯薄膜的铜箔取出后，在正面的石墨烯薄膜表面涂敷聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)背胶保护层。由于石墨烯薄膜厚度只有I个原子层(约0. 35纳米)，在表面张力的存在下，石墨烯薄膜本身会收缩团簇成一个微小颗粒。因此，通常在石墨烯背面会用PMMA背胶保护，防止在铜箔腐蚀后石墨烯薄膜失去支撑而变成颗粒状。通过氧等离子体刻蚀，除去铜箔背面不需要的石墨烯从而使得铜基底暴露出来，然后在特定溶液中腐蚀铜箔。在铜基底材料被腐蚀完并清洗后，由于溶液的表面张力，薄膜会张开平铺于溶液表面，然后用特定基底材料从溶液中捞起，将薄膜贴敷在基底表面。通过范德华作用力，使薄膜与基底材料紧密粘贴在一起。现有技术中，通常采用人工方法捞薄膜，但人工方法存在以下缺陷人工方法不稳定，由于人为操作的偏差和不可预测性，常发生薄膜在接触基底时起皱，留下气泡而使贴敷失败，从而影响石墨烯薄膜的成品率和关键性能指标(例如气泡或褶皱能够使石墨烯薄膜破裂，从而大大降低导电率);此外，人工方法效率低下，极大地限制了石墨烯复合薄膜的大规模生产。
技术实现思路
为了使得薄膜与基底进行稳定贴敷并且/或者提高生产复合薄膜的效率，本技术提供了一种用于使薄膜与基底贴敷的装置，其包括一个盛放液体的槽体，分布于该槽体底面和/或侧壁的一个或多个导流孔，以及一个或多个位于该槽体内的支架。使用本技术的装置可使得薄膜与基底进行稳定地无间隙、平整贴敷，从而提高薄膜的成品率和关键性能指标(例如导电率)。另外，使用本技术的装置可提高生产效率，从而更有助于复合薄膜的大规模生产。以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图I为一种用于使石墨烯薄膜与基底贴敷的本技术装置的透视图；图2为一种用于使石墨烯薄膜与基底贴敷的本技术装置的剖视图。具体实施方式一种用于使薄膜与基底贴敷的本技术装置，包括一个盛放液体的槽体，分布于该槽体底面和/或侧壁的一个或多个导流孔，以及一个或多个位于该槽体内的支架。在一种优选实施方案中，本技术装置还包括位于槽体外连接于导流孔的一个或多个管路，在其中一个或多个管路上安装有用于控制液体流出速度的流量调节阀和/或 用于反向注入液体的流量调节泵。所述调节阀可控制不同导流孔的液体流出速度，从而控制槽内液体的流动方向和流速，进而控制薄膜与基底接触的角度与速度。所述流量调节泵可用于反向注入溶液，抬起溶液高度，从而对贴敷过程起到矫正作用。在本技术的一个方面中，可以一个导流孔连接一个管路，也可以多个导流孔共用一个管路。在本技术的一个方面中，一个管路中，所述流量调节阀和流量调节泵可各自单独存在，也可同时存在。在另一种优选实施方案中，本技术装置中的支架与该槽体侧壁所成夹角特别优选可在0-90度范围内调整，更优选在20-60度范围内，从而实现薄膜与基底的贴敷。可对该角度进行优化，从而进一步提高薄膜与基底的贴敷效果。在一种优选实施方案中，本技术装置中的导流孔位于该槽体的底面上。在一种优选实施方案中，本技术装置中的导流孔按照一定比例和分布设计，从而能更有效地控制槽内液体流动方向和流速。在一种优选实施方案中，本技术装置中所述导流孔的总面积占所处槽体壁总面积的百分比为1%_35%，特别优选5%-25%。在一种优选实施方案中，本技术装置中所述导流孔被设置为均匀分布、对称分布或不规则分布。一种通过使用上述本技术装置和液体排放法来使薄膜与基底贴敷的方法，包括(I)将一个基底固定于所述槽体内的支架上，(2)将一种可使薄膜漂浮的液体装入所述槽体中，(3)使所述薄膜漂浮于该液体表面，(4)使得液体通过导流孔流出，从而随着液体表面下降使该薄膜无间隙、平整地贴敷于该基底上。在一种优选实施方案中，该方法中在步骤(4)中，通过调节流过导流孔液体的流速来控制槽体内液体的流动方向和流速以及/或者通过反向注入液体而抬高液体高度，从而实现薄膜与基底的无间隙、平整贴敷。优选使薄膜的一端首先与基底接触并且逐步全部贴敷于基底表面。特别优选地，其中所述调节流过导流孔液体的流速通过前述流量调节阀实现，所述反向注入液体通过前述流量调节泵实现。在另一种优选实施方案中，该方法中在液面下降过程中不要使该薄膜与所述槽体的侧壁接触。该方法中所用薄膜可为石墨烯薄膜，尤其为柔性石墨烯薄膜，优选不含其他物质的石墨烯薄膜、带聚甲基丙烯酸甲酯背胶的石墨烯薄膜和石墨烯聚对苯二甲酸乙二酯复合薄膜。该方法中所用液体为所有可使薄膜漂浮的液体，优选选自有机溶剂，例如丙酮；无机溶剂，例如水、硝酸铁水溶液、氯化铁水溶液、盐酸、硝酸等。该方法中所用基底为金属材料或非金属材料，优选玻璃、石英玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯、二氧化硅、单晶硅、多晶硅、聚四氟乙烯。以下结合附图I和2，对本技术的两种优选具体实施方案进行示例说明，但并不意欲对本技术的范围进行任何方式的限制。 图I为一种用于使石墨烯薄膜4与基底I贴敷的本技术装置的透视图。图2为一种用于使石墨烯薄膜4与基底I贴敷的本技术装置的剖视图。所述装置包括盛放液体2的槽体3，分布于该槽体3底面和/或侧壁(如图2中所示)的一个或多个导流孔5，以及一个或多个位于该槽体3内的支架6。所述导流孔按照一定比例和分布设计。优选地，所述导流孔的总面积占所处槽体壁总面积的百分比为1%_90%，特别优选30%-75%。优选地，所述导流孔可均匀分布、对称分布或不规则分布。在该装置的槽体外连接于导流孔的一个或多个管路(未示出)，在其中一个或多个管路上安装有用于控制液体流出速度的流量调节阀(未示出)和/或用于反向注入液体的流量调节泵(未示出)。所述支架6与该槽体侧壁所成夹角可在0-90度范围内调整，优选在20-60度范围内。以下结合实施例对本技术进行更详细地示例说明。通过以下方法来提供带聚甲基丙烯酸甲酯背胶的石墨烯薄膜I.石墨烯生长过程如下进行首先将5X20cm2面积的铜箔在氩气和氢气环境下(其中Ar:约95体积份,H2 :约5体积份)于08 cm X 80 em(长)的密闭体系中于1000°c预热处理1.5小时。然后通入甲烷，进行碳分解，混合气体流量为500cm3每分钟(其中Ar:约95体积份，H2 :约5体积份，CH4:约0. 03体积份)，生长时间约为20分钟。生长过程中第一步将通过气体流量和压力来控制石墨烯的成核密度，第二步再加大气体流量中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使薄膜与基底贴敷的装置，其特征在于，其包括：一个盛放液体的槽体，分布于该槽体底面和/或侧壁的一个或多个导流孔，以及一个或多个位于该槽体内的支架。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋勃，金虎，彭鹏，
申请(专利权)人：宋勃，
类型：实用新型
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