烃乙烯醇、含氟聚合物、 蜜胺甲醛树脂、酚醛树脂、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丙烯腈、聚亚烃、聚亚烃氨基甲 酸盐、聚亚烃氧化物、聚亚烃化硫、聚亚烃对苯二酸盐、聚烷基烷基丙烯酸盐、聚烯烃酰胺、 卤化聚亚烃、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚亚芳基间苯二酰胺、聚亚芳基氧化物、聚亚芳基硫化 物、聚芳酰胺、聚亚芳基对苯二亚甲基酰胺、聚亚芳醚酮、聚碳酸酯、聚丁二烯、聚酮、聚酯、 聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯乙烯、聚砜、聚四氟烯烃、 聚氨酯、聚乙烯烷基醚、聚乙烯卤化物、聚偏乙烯卤化物、硅酮聚合物或其组合或其共聚物。
4. 如权利要求1所述的复合膜，其中所述第一选择性膜的特征在于平均厚度在大约10 纳米至大约1微米的范围内。
5. 如权利要求1所述的复合膜，其中所述多孔支撑衬底包括如下中的一种或多种：编 织纤维膜、非编织纤维膜、多孔聚合物膜、多孔陶瓷膜、多孔金属泡沫或金属网。
6. 如权利要求1所述的复合膜，其中所述多孔支撑衬底包括多个孔，所述多个孔的特 征在于平均直径在大约1微米与大约1毫米之间的范围内。
7. 如权利要求1所述的复合膜，其中所述纳米多孔石墨烯层是纳米多孔石墨烯单层。
8. 如权利要求1所述的复合膜，其中所述纳米多孔石墨烯层包括多个孔，所述多个孔 的特征在于平均直径在大约2埃与大约1微米之间的范围内。
9. 如权利要求1所述的复合膜，还包括第二选择性膜，所述第二选择性膜配置为与所 述第一选择性膜相接触，其中所述第一选择性膜和所述第二选择性膜中的至少一个的特征 在于平均厚度小于大约1微米。
10. -种制备复合膜的方法，包括： 将第一选择性膜沉积在纳米多孔石墨烯层的第二表面上，其中所述纳米多孔石墨烯层 的第一表面被配置为与无孔支撑衬底相接触； 将所述纳米多孔石墨烯层连同所述第一选择性膜一起从所述无孔支撑衬底上移除；以 及 使所述纳米多孔石墨烯层的所述第二表面与多孔支撑衬底相接触以形成所述复合膜。
11. 如权利要求10所述的方法，还包括： 在无孔生长衬底上生长石墨烯；以及 将所述石墨烯穿孔以形成所述纳米多孔石墨烯层。
12. 如权利要求11所述的方法，其中将所述石墨烯穿孔以形成所述纳米多孔石墨烯层 包括通过如下一种或多种方法来穿孔：电子束蚀刻、离子束蚀刻、原子提取、胶体晶体刻蚀、 嵌段共聚物刻蚀、或光刻法。
13. 如权利要求11所述的方法，还包括：将所述纳米多孔石墨烯层从所述无孔生长衬 底转移到所述无孔支撑衬底。
14. 如权利要求11所述的方法，还包括：选择对应于所述无孔支撑衬底的所述无孔生 长衬底。
15. 如权利要求10所述的方法，还包括：选择对应于纳米多孔石墨烯单层的所述纳米 多孔石墨條层。
16. 如权利要求10所述的方法，还包括：选择包括多个孔的所述纳米多孔石墨烯层，所 述多个孔的特征在于平均直径在大约2埃与大约1微米之间的范围内。
17. 如权利要求10所述的方法，其中沉积所述第一选择性膜包括通过如下一种或多种 方法来沉积：溶液沉积、电沉积、旋涂、浸渍涂敷、化学生长沉积、聚合、析出、化学气相沉积、 原子层沉积、溅射或蒸发式沉积。
18. 如权利要求10所述的方法，还包括选择包括如下中的一种或多种的第一选择性 膜：聚合物、泡沸石、金属、金属有机骨架和/或陶瓷。
19. 如权利要求10所述的方法，还包括选择包括如下中的一种或多种的第一选择性 膜：丙烯腈二乙烯丁二烯、烯丙树脂、碳纤维、纤维素树脂、环氧树脂、聚亚烃乙烯醇、含氟聚 合物、蜜胺甲醛树脂、酚醛树脂、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丙烯腈、聚亚烃、聚亚烃 氨基甲酸盐、聚亚烃氧化物、聚亚烃化硫、聚亚烃对苯二酸盐、聚烷基烷基丙烯酸盐、聚烯烃 酰胺、卤化聚亚烃、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚亚芳基间苯二酰胺、聚亚芳基氧化物、聚亚芳 基硫化物、聚芳酰胺、聚亚芳基对苯二亚甲基酰胺、聚亚芳醚酮、聚碳酸酯、聚丁二烯、聚酮、 聚酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚邻苯二甲酰胺、聚苯乙烯、聚砜、聚四氟 烯烃、聚氨酯、聚乙烯烷基醚、聚乙烯卤化物、聚偏乙烯卤化物、硅酮聚合物或其组合或其共 聚物。
20.如权利要求10所述的方法，其中沉积所述第一选择性膜包括以在大约10纳米与大 约1微米之间的范围内的平均厚度来沉积。
21. 如权利要求10所述的方法，还包括选择包括如下中的一种或多种的多孔支撑衬 底：编织纤维膜、非编织纤维膜、多孔聚合物膜、多孔陶瓷膜、多孔金属泡沫或金属网。
22. 如权利要求10所述的方法，还包括选择包括多个孔的多孔支撑衬底，所述多个孔 的特征在于平均直径在大约1微米与大约1毫米之间的范围内。
23. 如权利要求10所述的方法，还包括使第二选择性膜与所述第一选择性膜相接触， 其中所述第一选择性膜和所述第二选择性膜中的至少一个的特征在于平均厚度小于大约1 微米。
24. -种用于制造复合膜的系统，所述系统包括： 化学气相沉积室； 化学气相沉积源； 加热器； 温度传感器； 石墨烯纳米穿孔装置； 聚合物膜操纵器； 选择性膜沉积装置； 多孔支撑源；以及 控制器，其与所述化学气相沉积室、所述化学气相沉积源、所述加热器、所述温度传感 器、所述石墨烯纳米穿孔装置、所述聚合物膜操纵器、所述选择性膜沉积装置和所述多孔支 撑源中的一个或多个可操作地耦接，其中所述控制器由机器可执行指令配置以便： 控制所述化学气相沉积源、所述温度传感器和所述加热器以在所述化学气相沉积室中 将石墨烯沉积在无孔生长衬底上； 控制所述石墨烯纳米穿孔装置以对所述无孔生长衬底上的所述石墨烯穿孔以形成纳 米多孔石墨烯层； 控制所述选择性膜沉积装置以将第一选择性膜沉积在所述纳米多孔石墨烯层的第一 表面上； 控制所述聚合物膜操纵器以将所述纳米多孔石墨烯层连同所述第一选择性膜一起从 无孔支撑衬底移除； 控制所述多孔支撑源以提供多孔支撑衬底；以及 控制所述聚合物膜操纵器以使所述纳米石墨烯层的第二表面与所述多孔支撑衬底的 表面相接触以形成所述复合膜。
25. 如权利要求24所述的系统，其中所述控制器进一步由所述可执行指令配置以便控 制所述聚合物膜操纵器以在将所述第一选择性膜沉积在所述纳米多孔石墨烯层的所述第 一表面上之前将所述纳米多孔石墨烯层从所述无孔生长衬底转移到所述无孔支撑衬底。
26. 如权利要求24所述的系统，其中所述石墨烯纳米穿孔装置被配置成利用如下中的 一种或多种方法对所述石墨烯穿孔：电子束蚀刻、离子束蚀刻、原子提取、胶体晶体刻蚀、嵌 段共聚物刻蚀或光刻法。
27. 如权利要求24所述的系统，其中所述控制器进一步由所述可执行指令配置以控制 所述化学气相沉积源、所述温度传感器和所述加热器从而将所述石墨烯沉积在所述无孔生 长衬底上作为石墨烯单层。
28. 如权利要求24所述的系统，其中所述选择性膜沉积装置配置成通过如下中的一种 或多种方法来沉积所述第一选择性膜：溶液沉积、电沉积、旋涂、浸渍涂敷、化学生长沉积、 聚合、析出、化学气相沉积、原子层沉积、溅射或蒸发式沉积。
29. 如权利要求24所述的系统，其中所述选择性膜沉积装置被配置成以在大约10纳米 与大约1微米之间的范围内的平均厚度来沉积所述第一选择性膜。
30. 如权利要求24所述的系统，其中所述控制器进一步由所述可执行指令配置以控制 所述聚合物膜操纵器以使第二选择性膜与所述第一选择性膜相接触。
31. -种计算机可读存储介质，其中存储有用于制造复合石墨烯膜的指令，包括如下指 令： 控制样本操纵器以将无孔支撑衬底置于化学气相沉积室中，其中纳米多孔石墨烯层的 第一表面被配置成与所述无孔支撑衬底相接触； 控制选择性膜沉积装置以将第一选择性膜沉积在所述纳米多孔石墨烯层的第二表面 上； 控制聚合物膜操纵器和所述样本操纵器以将所述纳米多孔石墨烯层连同所述第一选 择性膜一起从所述无孔支撑衬底移除；以及 控制所述聚合物膜操纵器和所述样本操纵器以使所述纳米多孔石墨烯层的所述第二 表面与多孔支撑衬底相接触以形成所述复合膜。
32. 如权利要求31所述的计算机可读存储介质，还包括如下指令： 控制化学气相沉积源、温度传感器和加热器以在所述化学气相沉积室中将石墨烯沉积 在所述无孔生长衬底上；以及 控制石墨烯纳米穿孔装置以对所述无孔生长衬底上的所述石墨烯穿孔以形成所述纳 米多孔石墨稀层。
33. 如权利要求32所述的计算机可读存储介质，还包括如下一条或多条指令： 控制所述化学气相沉积源、所述温度传感器和所述加热器以将所述石墨烯作为单层沉 积在所述无孔生长衬底上； 控制所述石墨烯纳米穿孔装置以通过如下中的一种或多种方法对所述无孔生长衬底 上的所述石墨烯进行穿孔：电子束蚀刻、离子束蚀刻、原子提取、胶体晶体刻蚀、嵌段共聚物 刻蚀、或光刻法；或者 控制所述石墨烯纳米穿孔装置以对所述石墨烯穿孔成具有多个孔，所述多个孔的特征 在于平均直径在大约2埃至大约1微米的范围内。
34. 如权利要求31所述的计算机可读存储介质，还包括如下一条或多条指令： 控制所述样本操纵器以将所述纳米多孔石墨烯层从所述无孔生长衬底转移到所述无 孔支撑衬底； 控制所述选择性膜沉积装置以通过如下中的一种或多种方法来沉积所述第一选择性 膜：溶液沉积、电沉积、旋涂、浸渍涂敷、化学生长沉积、聚合、析出、化学气相沉积、原子层沉 积、溅射或蒸发式沉积； 控制所述选择性膜沉积装置以沉积如下中的一种或多种的所述第一选择性膜：聚合 物、泡沸石、金属、金属有机骨架或陶瓷； 控制所述选择性膜沉积装置以从大约10纳米至大约1微米的范围内的平均厚度沉积 所述第一选择性膜；或者 控制所述聚合物膜操纵器以使第二选择性膜与所述第一选择性膜相接触，其中所述第 一选择性膜和所述第二选择性膜中的至少一个的特征在于平均厚度小于大约1微米。
【专利摘要】总体地描述了用于复合膜的技术，复合膜可以包括夹在第一选择性膜与多孔支撑衬底之间的纳米多孔石墨烯层。所述复合膜可以通过将选择性膜沉积在纳米多孔石墨烯层的一面上来形成，而纳米多孔石墨烯层的另一面可被支撑在无孔支撑衬底上。纳米多孔石墨烯层可与选择性膜一起从无孔支撑衬底移除且与多孔支撑衬底相接触以形成复合膜。通过将选择性膜沉积在平坦表面上，将纳米多孔石墨烯沉积在无孔支撑衬底上，可以生产出厚度小至0.1μm或更小的缺陷形成减少的选择性膜。与较厚的选择性膜相比，所描述的复合膜可具有增强的磁导，结构强度大于单独的较薄的选择性膜。
【IPC分类】B01D61-00
【公开号】CN104812470
【申请号】CN201280077365
【发明人】S·A·米勒, G·L·杜克森
【申请人】英派尔科技开发有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2012年11月30日
【公告号】US20150273401, WO2014084861A1