石墨烯导电薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新材料合成领域，具体涉及一种石墨烯导电薄膜及其制备方法、柔性触控装置及柔性显示装置。
【背景技术】
[0002]石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，也是只有一个碳原子厚度的二维材料，厚度仅有0.335nm，是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。它几乎是完全透明的，吸收率仅为2.3%。导热系数高达5300W/m.Ko石墨烯的电子导电性良好，常温下其电子迀移率高于15000cm2/V.s，而电阻率仅为1(Γ6Ω.αιι，为目前世上电阻率最小的材料。总之石墨烯是一种高透光率、高导电性、高柔韧性、高机械强度、高导热性的优异的透明导电薄膜，在未来的柔性触控显示领域具有很大的优势。
[0003]现有工艺相对成熟且可实现大面积制备石墨烯薄膜的方法是采用化学气相沉积法在金属催化基材上生长石墨烯，然后通过相应的转移方法将石墨烯转移到目标基材上。目前的石墨烯转移工艺使得石墨烯薄膜的导电性变差，且转移工艺良率低，制备成本高，尤其针对大面积石墨烯薄膜的制备问题更为突出。
[0004]石墨烯优异的柔韧性在柔性触控屏领域和柔性显示领域具有很大的优势。为了满足触控屏和显示产品的轻薄化发展趋势，需要采用更为轻薄的基材作为石墨烯透明导电薄膜的目标衬底。现有的制备柔性显示器件所采用的超薄的基材PI膜，厚度多在10-30um，若采用现有的石墨烯转移工艺将石墨烯转移到厚度为10_30um的PI膜上，由转移工艺导致的石墨烯导电性差和良率低的问题变得更为突出。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种石墨烯导电薄膜及其制备方法，本发明所述的石墨烯导电薄膜制备方法能够显著提高石墨烯转移后的导电性和转移工艺良率，特别的，本发明所述的石墨烯导电薄膜制备方法能够获得超薄基材的柔性石墨烯薄膜。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案:
[0007]第一方面，本发明提供了一种石墨烯导电薄膜的制备方法，包括:
[0008]在金属催化基底上生长石墨稀;
[0009]在所述石墨烯上涂覆聚酰亚胺PI溶液，并固化所述PI溶液，形成PI膜；
[0010]去除所述金属催化基底，得到PI膜基材的石墨烯导电薄膜。
[0011]其中，在去除所述金属催化基底之前，在所述PI膜表面涂覆保护溶液，并固化所述保护溶液，形成光学保护层；或在所述PI膜表面贴覆光学保护膜，形成光学保护层。
[0012]其中，所述光学保护层的折射率小于或等于所述PI膜的折射率。
[0013]其中，所述PI溶液为耐高温型PI溶液或透明型PI溶液。
[0014]其中，通过热固化或化学反应固化所述PI溶液。
[0015]其中，所述PI膜的厚度介于I?100微米。
[0016]其中，所述石墨稀层的厚度小于I纳米。
[0017]其中，所述石墨烯导电薄膜的厚度介于I?100微米。
[0018]其中，通过化学气相沉积法在金属催化基底上生长石墨烯。
[0019]第二方面，本发明提供了一种由上述石墨烯导电薄膜的制备方法制成的石墨烯导电薄膜，包括石墨烯层和形成在所述石墨烯层上的PI膜。
[0020]其中，所述石墨稀层的厚度小于I纳米。
[0021]其中，所述PI膜的厚度介于I?100微米。
[0022]其中，所述石墨稀导电薄膜的厚度介于I?100微米。
[0023]其中，所述石墨烯导电薄膜还包括形成在所述PI膜上的光学保护层。
[0024]其中，所述光学保护层的折射率小于或等于所述PI膜的折射率。
[0025]第三方面，本发明提供了一种包括上述石墨烯导电薄膜的柔性触控装置或柔性显示装置。
[0026]由上述技术方案可知，本发明所述的石墨烯导电薄膜制备方法，通过在金属催化基底上生长石墨烯，在石墨烯表面涂覆并固化PI溶液的方法形成超薄的PI膜，从而获得超薄PI膜基材的石墨烯导电薄膜，本发明所述石墨烯导电薄膜的制备方法简单，省去了将石墨烯转移到PI基材的转移过程，显著提高了石墨烯的导电性和工艺良率，且按照本发明所述方法制作出来的石墨烯导电薄膜的厚度可以低于30微米，且制成的石墨烯薄膜的导电性能良好。另外，本发明所述的石墨烯导电薄膜制备方法，由于不存在石墨烯的转移过程，因此可以较好地应用到Roll to Roll (卷对卷)或Sheet to Sheet (片对片)的工艺生产中，以提高石墨烯导电薄膜的制备效率，降低成本。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本发明实施例一提供的一种石墨烯导电薄膜的制备方法的流程图；
[0029]图2是本发明实施例一提供的一种石墨烯导电薄膜的制备工艺过程示意图；
[0030]图3是本发明实施例二提供的一种石墨烯导电薄膜的制备方法的流程图；
[0031]图4是本发明实施例二提供的一种石墨烯导电薄膜的制备工艺过程示意图；
[0032]图5是本发明实施例三提供的一种石墨烯导电薄膜的结构示意图；
[0033]图6是本发明实施例四提供的一种石墨烯导电薄膜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]实施例一
[0036]图1示出了本发明实施例一提供的一种石墨烯导电薄膜的制备方法流程图，图2示出了本发明实施例一提供的一种石墨烯导电薄膜的制备工艺过程示意图；参见图1和图2，该方法包括如下步骤:
[0037]步骤101:在金属催化基底上生长石墨稀。
[0038]步骤102:在所述石墨烯层上涂覆聚酰亚胺PI溶液，并固化所述PI溶液，形成PI膜。
[0039]步骤103:去除所述金属催化基底，得到PI膜基材的石墨稀导电薄膜。
[0040]本发明实施例所述石墨烯导电薄膜的制备方法简单，省去了将石墨烯转移到PI基材的转移过程，显著提高了石墨烯的导电性和工艺良率，且按照本发明实施例所述方法制作出来的石墨烯导电薄膜的厚度优选可以低于30微米(本发明实施例所述方法制作出来的石墨烯导电薄膜的厚度介于I?100微米)，并且制成的石墨烯薄膜的导电性能良好。另外，本发明所述的石墨烯导电薄膜制备方法，由于不存在石墨烯的转移过程，因此可以较好地应用到Roll to Roll (卷对卷)或Sheet to Sheet (片对片)的工艺生产中，以提高石墨烯导电薄膜的制备效率，降低成本。
[0041]实施例二
[0042]图3示出了本发明实施例二提供的一种石墨烯导电薄膜的制备方法流程图；图4示出了本发明实施例二提供的一种墨烯导电薄膜的制备工艺过程示意图；参见图3和图4，该方法包括如下步骤:
[0043]步骤201:在金属催化基底上生长石墨稀。
[0044]在本步骤中，例如可以通过化学气相沉积CVD法在金属催化基底上生长石墨烯层，当然也可以采用其他方法在金属催化基底上生长石墨烯层，具体处理过程参见图4所示的工艺过程示意图，所述金属催化基底可以为金属铜箔催化基底，本步骤所形成的石墨烯层的厚度小于I纳米。
[0045]步骤202:在所述石墨烯上涂覆聚酰亚胺PI溶液，并固化所述PI溶液，形成PI膜。
[0046]在本步骤中，所述PI溶液可以选择耐高温型PI溶液或透明型PI溶液。其中在固化所述PI溶液形成PI膜的过程中，可以根据实际情况选择热固化或化学反应固化的方式固化所述PI溶液以形成PI膜，本步骤所形成的PI膜的厚度介于I?100微米。
[0047]步骤203:在所述PI膜表面涂覆保护溶液，并固化所述保护溶液，形成光学保护层，或在所