一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法。该方法包括以下步骤：制备石墨烯悬浮分散液；使用一定量上述悬浮液超声分散于去离子水中；使用抽滤瓶将上述含石墨烯的分散液抽滤成膜；使用已经固化成型的POE(聚烯烃弹性体)透明薄膜紧贴上述有石墨烯的滤膜；几分钟后揭掉滤膜即得到转移到POE上的石墨烯薄膜，该方法操作简单，成本低廉，环境友好，转移过程中石墨烯薄膜完整并且整个转移过程时间短，可以高效稳定地转移石墨烯薄膜，该方法在透明电极和柔性器件的制造中有广泛的用途。
【专利说明】
一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种快速转移石墨烯薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]石墨烯是由碳原子组成的单层石墨--最早的石墨烯就是用胶带一层一层地把石墨变薄而获得的，是只有一个碳原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。具有非常好的导热性、电导性、透光性，而且具有高强度、超轻薄、超大比表面积等特性，广泛应用于锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等方面。
[0003]随着柔性电子器件的兴起，石墨烯作为优良的电极材料往往需要转移到的柔性衬底上(典型如聚烯烃弹性体Ρ0Ε)。
[0004]如今，主要的转移方法是:1.采用CVD方法，首先在铜和镍金属上生长石墨烯，然后在石墨烯上涂抹PMMA，腐蚀掉金属，再将负载有石墨烯的PMMA转移到目标衬底上，最后用丙酮溶解掉PMMA。这种方法可以比较完整的石墨烯薄膜，完全除去PMMA比较困难，会给石墨烯薄膜带来很严重的污染;2.使用CVD在铜和镍等金属上生长石墨烯，不涂抹PMMA，直接腐蚀金属，使用目标衬底去捞石墨烯薄膜。这种方法不需要涂抹PMMA，避免了PMMA所带了的污染问题，但是这样对获得的石墨烯薄膜的完整程度有很大影响;3.机械剥离法，直接将石墨烯片剥离到目标衬底上。机械剥离法可以很好的解决样品的污染问题，但无法很好的控制石墨烯薄膜的尺寸和完整程度，并且这种方法在满足工业化生产的需求上有较大难度;4.抽滤-重力压印法。首先是使用抽滤法，将含有石墨烯或者氧化石墨烯的分散液抽滤成薄膜；再使用重力压印的方法，将薄膜转移到目标衬底上;最后使用丙酮将滤膜溶解。这种方法和前面几种方法相比，操作简单，制得薄膜的完整程度较高，薄膜的厚度也可以调控。但是，由于滤膜很难溶解完全，将导致有大量的滤膜残留物。其次，氧化石墨烯薄膜还需要额外的还原过程，这无疑对制备工艺有了更高的要求，增加了制备的复杂程度。
[0005]综上，目前的转移方法都有着各自的问题，除了第三种方法外，这些方法还要使用一定数量的腐蚀液(如丙酮，盐酸等)去腐蚀金属衬底，在大规模生产中，会提高生产成本同时产生严重的环保问题。鉴于此，有必要设计一种新方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0006]技术问题:本发明的目的是提供一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法。旨在解决上述石墨烯薄膜转移过程中易受污染，易被破坏，转移效率低等问题。
[0007]技术方案:为了实现上述目的本发明采用的具体实施方案包括以下步骤:
[0008]a.制备石墨烯分散液；
[0009]b.将所述分散液超声分散于去离子水中；
[0010]c.使用抽滤瓶将所述分散液抽滤成石墨烯薄膜；
[0011]d.用已经固化好的POE紧贴于所述石墨烯薄膜，特别的本步骤中有石墨烯的滤膜应处于湿润状态；
[0012]e.几分钟后将所述滤膜揭掉，即得到转移到POE上的石墨烯薄膜。
[0013]优选地，步骤a中，石墨烯使用由电化学辅助机械剥离法，氧化还原法，超声剥离法以及机械剥离法制得，分散液液体为去离子水，无水乙醇，异丙醇中的一种或几种的混合。
[0014]优选地，步骤c中使用的滤膜为醋酸纤维，聚乙烯，特氟龙滤膜的一种。
[0015]优选地，步骤e中POE薄膜厚度在30?1000微米。
[0016]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0017]1.转移过程不产生任何污染残留；
[0018]2.未使用任何腐蚀性液体，环境友好；
[0019]3.不涉及腐蚀任何衬底，特别是金属衬底，成本低廉；
[0020]4.转移过程简单高效，仅仅只要十分钟时间，所得薄膜完整程度良好。
【附图说明】
[0021 ]图1为快速转移的示意图。1:在滤膜上的石墨烯薄膜;I1:用POE紧贴在有石墨烯薄膜一面的滤膜;II1:慢慢撕下滤膜;IV:转移到POE上。
【具体实施方式】
[0022]以下通过具体实施例来说明本发明的具体实施方法，本领域的技术人员可通过本发明书所阐述的内容轻易地理解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用。本说明书的各项细节也可以基于不同的观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰和改变。
[0023]本发明一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，包括以下步骤:
[0024]a.制备石墨烯分散液；
[0025]b.取Iml所述分散液超声分散于10ml去离子水中；
[0026]c.使用抽滤瓶将所述分散液抽滤成石墨烯薄膜；
[0027]d.用已经固化好的厚度为100微米的POE紧贴于所述石墨烯薄膜，需要注意的是此步骤中有石墨烯的滤膜应处于湿润状态；
[0028]e.几分钟后将所述滤膜揭掉，即得到转移到POE上的石墨烯薄膜。
[0029]下面;通过实施例对本发明做进一步具体说明。
[0030]实施例1:
[0031]第一步，取50mg通过电化学辅助机械剥离法制得的石墨烯粉末，均匀分散于10ml的无水乙醇中。
[0032]第二步，取上述分散液Iml超声分散于10ml的去离子水中。
[0033]第三步，使用抽滤瓶将分散好的悬浮液抽滤，使用滤膜为醋酸纤维，并得到石墨烯薄膜(如图1I)。
[0034]第四步，将100微米厚的POE薄膜紧贴在有石墨烯一面的滤膜上，轻轻按压，这一步中滤膜处于湿润状态(如图1II)。
[0035]第五步，5分钟后，揭掉滤膜(如图1II)，即得到转移到POE上的石墨烯薄膜(如图lIV)o
[0036]需要说明的是，实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想。所述附图中仅显示与本发明中有关的组件，而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制。其实际实施时各组件的形态、数量及比例可以随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
[0037]实施例2:
[0038]制备方法基本同实施例1，不同之处为:采用氧化还原法制得的石墨烯粉末。
[0039]实施例3:
[0040]制备方法基本同实施例1，不同之处为:采用机械剥离法制得的石墨烯粉末。
[0041 ] 实施例4:
[0042]制备方法基本同实施例1，不同之处为:采用超声剥离法制备的石墨烯粉末。
[0043]实施例5
[0044]制备方法基本同实施例1，不同之处为:采用聚乙烯滤膜。
[0045]实施例6
[0046]制备方法基本同实施例1，不同之处为:采用特氟龙滤膜。
[0047]上述实施例仅示例性地说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士都可以在不本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰和改变，仍应有本发明的权利要求所覆盖。
【主权项】
1.一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，其特征在于该方法包括以下步骤: a.制备石墨烯分散液； b.将所述石墨烯分散液超声分散于去离子水中； c.使用抽滤瓶将所述石墨烯分散液抽滤成石墨烯薄膜； d.用已经固化好的聚烯烃弹性体POE紧贴于所述石墨烯薄膜，特别的本步骤中有石墨烯的滤膜应处于湿润状态； e.几分钟后将所述滤膜揭掉，即得到转移到POE上的石墨烯薄膜。2.如权利要求1所述一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤a中分散液液体是去离子水，无水乙醇或异丙醇中的一种或几种的混合。3.如权利要求1所述一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，其特征在于，石墨烯的制备方法为机械剥离，电化学辅助机械剥离，氧化还原或超声剥离。4.如权利要求1所述一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤c中所述使用抽滤瓶将所述石墨烯分散液抽滤成石墨烯薄膜，其使用的滤膜是醋酸纤维、聚乙烯或特氟龙滤膜中的任意一种。5.如权利要求1所述一种利用聚烯烃弹性体快速转移石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤d中所使用的POE薄膜厚度在30?1000微米之间。
【文档编号】C01B31/04GK105858647SQ201610335454
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】孙立涛, 史智慧, 万树, 苏适, 毕恒昌, 尹奎波
【申请人】东南大学