一种石墨烯张膜快速实施装置及工艺方法与流程

本发明涉及一种石墨烯张膜快速实施装置及工艺，属于针对特殊膜层的快速张贴装配技术领域。

背景技术：

石墨烯是由碳原子以sp2杂化方式连接的单原子片层，其基本结构式稳定的六元环，厚度仅为一个碳原子的厚度，约为0.335nm,是目前世界上最薄的二维纳米材料。石墨烯的特殊结构赋予了其优异的机械性能、光电性能等石墨烯基复合材料可有化学气相沉积法溶剂热法、有机合成法等制备获得。厚度为0.4nm-4mm。石墨烯张膜在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等领域有广泛的应用前景。如在航空航天领域，在微纳卫星表面张贴石墨烯薄膜是对成熟热控工程应用技术的补充或增强，也是提升微纳卫星散热能力的重要手段，以保证热敏感载荷在特定温度段的正常工作。

由于石墨烯薄膜μm级厚度超出传统的膜张贴设备技术范围，因此目前只能依靠手工张贴在设备原件上。手工贴膜的方式受操作人员工艺经验影响大，预张紧力很难施加，薄膜容易褶皱，且尤其不适用于设备表面的大范围大面积张贴实施。为此，针对厚度20μm-200μm的石墨烯薄膜，对其快速张贴实施技术和装置进行工艺创新，以实现石墨烯膜层高质量、高效率的张贴实施。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有石墨烯膜层张贴技术和装备的不足，提供一种石墨烯张膜快速实施装置及工艺方法，以确保石墨烯膜层在张贴时高效、均匀一致量。

本发明的技术解决方案是：一种石墨烯张膜快速实施装置，包括操作板、基座、柔性滑台、预紧装置；柔性滑台包括横梁、施力螺钉、滑块、主辊、手柄、侧立柱；操作板安装在基座上，横梁两侧分别安装侧立柱，侧立柱通过导向槽与基座两侧的导向滑道相配合实现前后滑动，手柄安装在侧立柱上；主辊通过两侧的滑块与两侧的侧立柱连接，滑块安装在侧立柱的滑道内；施力螺钉安装在横梁两侧，施力螺钉下端与滑块固定，通过调节施力螺钉带动滑块在侧立柱的滑道内上下移动；预紧装置包括前夹紧板、后夹紧板、导柱和固定座；导柱垂直安装在固定座上，后夹紧板套在导柱上，后夹紧板沿导柱上下移动；待贴膜零件放置于操作板上，前夹紧板、后夹紧板分别夹紧石墨烯膜层两端，前夹紧板、后夹紧板分别位于基座前后两侧，石墨烯膜层位于主辊和待贴膜零件之间。

所述基座两侧的导向滑道底面设有三角形的导向槽，与侧立柱的导向槽底面的半圆凸台相配合，使得侧立柱沿基座导向滑道实现前后直线运动。

所述后夹紧板高度高于前夹紧板。

所述前夹紧板或后夹紧板与石墨烯膜层接触的位置采用橡胶材料。

所述操作板或主辊表面为橡胶材料，邵氏硬度为70a～80a。

使用一种石墨烯张膜快速实施装置的一种石墨烯张膜快速实施工艺方法，包括步骤如下：

步骤一：将待贴膜零件放置于石墨烯张膜快速实施装置的操作板上并进行定位；

步骤二：使用前夹紧板、后夹紧板分别对石墨烯膜层起始端和结尾端进行夹紧和定位；调整横梁使得横梁水平；固定前夹紧板，前夹紧板的固定位置保证石墨烯膜层与待贴膜零件上表面平行、贴合；

步骤三：移动后夹紧板、导柱和固定座，对石墨烯膜层施加预紧张力，实现石墨烯膜层张紧后，将固定座位置固定；

步骤四：调整施力螺钉使滑块在侧立柱内下移，带动主辊下移并压紧石墨烯膜层；

步骤五：移动手柄将主辊由石墨烯膜层与前夹紧板连接的起始端向与后夹紧板连接的结尾端推动，使得石墨烯膜层与待贴膜零件贴紧；

步骤六：拆除前夹紧板、后夹紧板，将贴膜后的待贴膜零件取下。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明中有膜层预张紧装置，通过前后夹紧板将石墨烯张膜起始端和结尾段夹紧，对石墨烯膜层施加水平方向的预紧张力，保证薄膜在张贴中有表面张力；

(2)本发明中对后夹紧板进行浮动设计，通过导柱上下调节实现了未张贴膜层与已张贴表面的随动调整，增强了膜层张贴一致性，保证石墨烯膜层快速张贴质量；

(3)本发明操作台采用橡胶材质，主辊外部为柔性材质如橡胶，防止划伤以保护石墨烯薄膜表面质量，满足精密生产要求；

(4)本发明柔性滑台与基座通过导向，保证柔性滑台的直线方向运动，以提高张贴定位精准度；主辊与操作板间切线接触提高张贴时施力稳定性；提高石墨烯膜层快速实施的准确性；

(5)本发明柔性滑台中设有施力螺钉，通过调节螺钉快速实现主辊与操作板的间隙，进而实现对张贴力大小的控制，以配合不同厚度的石墨烯膜张贴，提高工艺和装置适应性；

(6)本发明柔性滑台中设有手柄，可实现该工艺装置的快捷移动，对张贴需求的可快速响应，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明石墨烯张膜快速实施装备结构示意图；

图2为本发明导向结构示意图；

图3为本发明张贴力调节示意图；

具体实施方式

下面参见附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，是石墨烯张膜快速实施装备结构示意图。一种石墨烯张膜快速实施装置包括操作板1、基座10、柔性滑台、预紧装置。柔性滑台包括横梁4、施力螺钉5、滑块6、主辊7、手柄8、侧立柱9。预紧装置包括前夹紧板2、后夹紧板12、导柱13和固定座14。后夹紧板12可在导柱13上下移动，以调整未张贴膜和已张贴膜之间的角度。后夹紧板12高度高于前夹紧板2。

操作板1安装在基座10上，横梁4与两侧的侧立柱9组装成框架结构，并通过侧立柱9上的导向槽与基座10装配。手柄8位于侧立柱9外侧。滑块6安装在侧立柱9上的滑道内，可在侧立柱9的滑道内上下移动；施力螺钉5安装在横梁4两侧。施力螺钉5下端与滑块6固定，施力螺钉5与滑块6可联动。主辊7安装在滑块6上，主辊7可自由转动，并随滑块6可上下调节与操作板1的间隙，随侧立柱9与操作板1实现前后运动。两根导柱13垂直装配在固定座14两侧，后夹紧板12套在导柱13上，后夹紧板12可在导柱13上随动。待贴膜零件11放置于操作板1上，前夹紧板2、后夹紧板12对石墨烯膜层3起始端和结尾端进行夹紧和定位，石墨烯膜层3位于主辊7和待贴膜零件11之间。

如图2所示，是导向结构示意图。基座10上设有三角形导向槽15，侧立柱9上的导向槽中的半圆凸台16，基座10与柔性滑台间相对直线运动。

如图3所示，是张贴力调节示意图。调节左右滑块6上装有施力螺钉5。旋拧螺钉5改变左右滑块6与操作板1间的上下距离，进而带动左右滑块6上固定的主辊7上下移动，改变膜层张贴间隙。

前夹紧板2、后夹紧板12与石墨烯膜层3接触的位置采用柔性材料如橡胶，宽板平面贴合保证薄膜夹紧施力，且不破坏膜层。后夹紧板12可在导柱13上下移动，以调整未张贴膜和已张贴膜之间的角度。操作板1和主辊7外部的柔性材料均为橡胶材料，邵氏硬度70-80a。

利用石墨烯张膜快速实施装置开展膜张贴工艺方法包括步骤如下：

步骤一：对待贴膜零件11进行装配定位，放置于操作板1之上；在操作板1上表面配打销钉孔以设置水平和竖直定位凸台，实现待贴膜零件11的水平和竖直两方向定位；

步骤二：采用前夹紧板2、后夹紧板12对石墨烯膜层3起始端和结尾端进行夹紧和定位；要求将横梁4调整水平，以保证张贴的一致性；其中，前夹紧板2夹紧膜层后，对其进行固定，固定位置保证石墨烯膜层3与待待贴膜零件11上表面平行、贴合；

步骤三：对石墨烯膜层3施加预紧张力，将前夹紧板2固定，再将后夹紧板12和导柱13、固定座14移动，实现张紧后，将固定座14位置固定；

步骤四：将施力螺钉5下调，使滑块6在侧立柱9内下移，从而带动主辊7下移并压紧石墨烯膜层3；通过主辊7的橡胶套和底部橡胶板的弹性，实现石墨烯膜层3张贴期间高度方向的预紧力施加；

步骤五：移动手柄8将移动横梁4由石墨烯膜层3起始端向结尾端推动，实现石墨烯膜层3的贴紧；侧立柱9与基座10底部采用三角形导向槽15和半圆凸台16配合，保证二者之间的导向；后夹紧板12处于浮动状态，可在导柱13上进行上下滑动，可实现膜层未张贴部分与张贴平面之间夹角的随动调整；

步骤六：拆除前夹紧板2、后夹紧板12，将贴膜实施完毕的石墨烯组件产品取下。

通过本发明的石墨烯膜层快速实施工艺，减少膜层气泡生成，使石墨烯膜层张贴表面平整、光滑、一致，并可有效保证了多个零件表面石墨烯膜层张贴的质量一致性和均匀性。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。