一种石墨烯复合电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合电极。
【背景技术】
[0002]石墨烯是碳的一种单质，与金刚石、石墨等同为碳的同素异形体。石墨烯具有完美的二维结构，其具有良好的电学、力学、热学及光学特性。石墨烯是人类已知强度最高的物质，比金刚石还要坚硬，石墨烯具有极高的弹性模量，高达l.lTPa，同时它还是一种超轻材料。除具备良好的电学、力学、热学性能以外，石墨烯还具有良好的光学性能，单层石墨烯的透光率可达97.7%,五层石墨烯样品的透光率可达90 %。由于具备以上优异的性能，石墨烯薄膜作为透明导电电极材料广泛应用于触摸屏、显示器、加热膜等电子器件。
[0003]由于石墨烯薄膜在保障透光率的前提下所能提供的导电能力有限，因此在利用石墨烯薄膜作为电子器件的透明导电薄膜应用环节中，需要在石墨烯薄膜周边涂布一层银胶作为与石墨烯透明导电膜之间连接的外电极。因此需要产生更多的流程，以及耗费价格不菲的银胶。如果可以一次性提供一种带有良好导电特性的石墨烯边框结构，将极大简化石墨烯薄膜在应用环节的流程和降低成本。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型解决的技术问题在于提供一种具有良好导电性透光率的石墨烯复合电极。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种石墨烯复合电极，所述石墨烯复合电极包括第一石墨烯膜和不完全覆盖于所述第一石墨烯膜表面的第二石墨烯膜；
[0006]所述第一石墨烯膜为单层石墨烯，所述第二石墨烯膜由层数大于1的石墨烯组成。
[0007]优选的，所述第二石墨烯膜的石墨烯层数为80?120层。
[0008]优选的，所述石墨烯复合电极的制备方法为:
[0009]将低碳基体和富碳基体制作成复合基体，然后在高温下气相沉积石墨烯。
[0010]优选的，所述低碳基体和富碳基体在平面上形成图案化的分布，所述低碳基体为铜基体，所述富碳基体选自镍基体、铁基体、钴基体或由镍、铁、钴与铜组成的合金基体中的一种。
[0011]本申请提供的石墨烯复合电极在单层石墨烯表面设置了厚层石墨烯，由于第二石墨烯膜层数较多，类似于石墨，使其具有良好的导电性，方阻可达10 Ω/□左右，且单层石墨稀月旲具有$父尚的透光率，尚达96%，方阻可达300 Ω /□左右，使本申请提供的石墨稀复合电极可以保障单层石墨烯区域的良好透光率，提供良好导电的多层石墨烯电极结构来连通外电极结构，直接满足在触摸屏、液晶显示屏以及导热膜等方面的应用。另外，本申请的石墨烯复合电极减少了涂布银胶电极的步骤，极大简化了应用流程和降低应用成本。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型石墨烯复合电极的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型实施例1提供的石墨烯复合电极照片。
【具体实施方式】
[0014]为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
[0015]本实用新型实施例公开了一种石墨烯复合电极，包括:
[0016]第一石墨烯膜；
[0017]不完全覆盖于所述第一石墨烯膜表面的第二石墨烯膜；
[0018]所述第一石墨烯膜为单层石墨烯，所述第二石墨烯膜由层数大于1的石墨烯组成。
[0019]本申请由于在第一石墨烯膜表面设置了第二石墨烯膜，且第一石墨烯膜是单层石墨烯，第二石墨烯膜是厚层石墨烯，其中单层石墨烯部分具有高的透光率，高达96%，且具有良好的导电性，方阻为300 Ω/□左右，厚层石墨烯部分具有较高的导电性，方阻为10 Ω/□左右，满足其作为电极的需要。
[0020]本申请所述石墨烯复合电极的制备方法，包括以下步骤:
[0021 ]将低碳基体和富碳基体制作成复合基体，然后在高温下气相沉积石墨烯。
[0022]上述过程中，所述低碳基体和富碳基体在平面上形成图案化的分布，所述低碳基体为铜基体，所述富碳基体选自镍基体、铁基体、钴基体或由镍、铁、钴与铜组成的合金基体中的一种;本申请所述富碳基体更优选为镍基体。
[0023]所述石墨烯复合电极的具体制备过程为:
[0024]在铜箔上电镀镍带，将电镀好的镍铜合金片或卷材放入管式炉或卷对卷设备中，在氢气保护下升温至1000°C，然后通入甲烷生长气体，经过60min?150min，即可生长出石墨稀薄膜。
[0025]采用石墨烯薄膜转移工艺去除金属衬底，即可得到石墨烯透明薄膜。
[0026]由于铜和镍生长石墨烯的机理不同，因此在铜箔部分得到单层石墨烯，而在镍铜合金带部分得到厚层石墨烯。
[0027]本申请优选通过上述过程得到石墨烯电极，所述石墨烯电极中第二石墨烯的层数优选为80?120层，更优选为90?105层。
[0028]根据镍带在铜带上电镀的数目，可得到第一石墨烯膜表面第二石墨烯膜的数目，即若铜带上电镀镍带2条，则第一石墨烯膜表面设置有两条第二石墨烯膜，以此类推即可。作为优选方案，本申请中所述第一石墨烯膜表面设置有2?4条第二石墨烯膜，且第二石墨烯膜在第一石墨烯膜表面平行设置。
[0029]本申请提供了一种石墨烯电极，包括:第一石墨烯膜，不完全覆盖于所述第一石墨烯膜表面的第二石墨烯膜;所述第一石墨烯膜为单层石墨烯，所述第二石墨烯膜为层数大于1的石墨烯。本申请通过在单层石墨烯表面设置厚层石墨烯，由于第二石墨烯膜层数较多，类似于石墨，使其具有良好的导电性，方阻可达10 Ω/□左右，且单层石墨烯具有较高的透光率，高达96%，方阻可达300 Ω/□左右，使本申请提供的石墨烯薄膜能够满足在触摸屏、液晶显示屏以及导热膜等方面的应用。
[0030]为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型提供的石墨烯电极进行详细说明，本实用新型的保护范围不受以下实施例的限制。
[0031]实施例1
[0032]将含有镍带的铜箔置于管式炉中的石英板上，封闭炉子后抽真空，将石英管内压力调至1500Pa，设置程序开始升温。60min升温至1000°C，在此过程中通入还原性气体氢气150sccm，1000°C保温lOmin后，通入甲烧30sccm生长90min，生长结束，保持气体不变缓慢冷却至室温。所得石墨烯用腐蚀液腐蚀后转移至PET上，用四探针电阻率测试仪测试其导电率，其中镍铜合金带所得厚层石墨烯方阻稳定在10?12 Ω/□，铜箔所得单层石墨烯方阻稳定在220?260 Ω/□。因此厚层石墨烯导电性显著提高。将此薄膜用于加热膜，施加10V电压，电流恒定保持在0.02A，长时间保持稳定。
[0033]图1为本实用新型石墨烯电极的结构示意图，其中1为第一石墨烯膜，2为第二石墨烯膜。图2为本实用新型实施例1提供的石墨烯复合电极照片，其中3为第一石墨烯膜，4为第二石墨烯膜，根据图1可知，所述第一石墨烯膜表面设置有两条第二石墨烯膜，且两条第二石墨烯膜是平行设置的。
[0034]实施例2
[0035]将含有镍带的铜箔置于管式炉中的石英板上，封闭炉子后抽真空，将石英管内压力调至lOlkP，设置程序开始升温。60min升温至1000°C，在此过程中通入还原性气体氢气150sccm和惰性气体Ar200sccm，1000°C保温lOmin后，通入甲烧20sccm生长lOmin，生长结束，关闭甲烧和氩气，氢气流量升至200sccm，温度在lOmin内升至1050°C，然后关闭氢气，打开氩气50080011，1050°(3保温10111；[11，之后保持氩气200800]1迅速冷却至室温。所得石墨稀用腐蚀液腐蚀后转移至PET上，用四探针电阻率测试仪测试起导电率，其中镍铜合金带所得厚层石墨稀方阻稳定在9?11 Ω /□，铜箔所得单层石墨稀方阻稳定在260?300 Ω /□。因此厚层石墨烯导电性显著提高。将此薄膜用于加热膜，施加14V电压，电流恒定保持在0.03A，长时丨司保持稳定。
[0036]实施例3
[0037]将含有镍带的铜箔置于管式炉中的石英板上，封闭炉子后抽真空，将石英管内压力调至1500Pa，设置程序开始升温。60min升温至1000°C，在此过程中通入还原性气体氢气150sccm，1000°C保温lOmin后，通入甲烧50sccm生长90min，生长结束，保持气体不变迅速冷却至室温。所得石墨烯用腐蚀液腐蚀后转移至PET上，用四探针电阻率测试仪测试起导电率，其中镍铜合金带所得厚层石墨烯方阻稳定在14?18 Ω/□，铜箔所得单层石墨烯方阻稳定在300?350 Ω/□。因此厚层石墨烯导电性显著提高。将此薄膜用于加热膜，施加13V电压，电流恒定保持在0.02A，长时间保持稳定。
[0038]以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
[0039]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种石墨烯复合电极，其特征在于，所述石墨烯复合电极包括第一石墨烯膜和不完全覆盖于所述第一石墨烯膜表面的第二石墨烯膜； 所述第一石墨烯膜为单层石墨烯，所述第二石墨烯膜由层数大于1的石墨烯组成。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合电极，其特征在于，所述第二石墨烯膜的石墨烯层数为80?120层。
【专利摘要】本实用新型提供了一种石墨烯复合电极。本申请所述石墨烯复合电极，其包括：第一石墨烯膜，和不完全覆盖于所述第一石墨烯膜表面的第二石墨烯膜；所述第一石墨烯膜为单层石墨烯，所述第二石墨烯膜为层数大于1的多层石墨烯。本申请提供了一种简单的石墨烯复合电极结构，其通过低碳基体和富碳基体的复合基体在高温下气相生长石墨烯，得到了一种具备良好透光特性以及优良的电极导通能力的复合透明导电膜，可以广泛应用于加热膜、触摸屏、液晶显示器等透明电极应用领域。
【IPC分类】H01B1/04, C01B31/04
【公开号】CN205140537
【申请号】CN201520716872
【发明人】王姣霞, 汪伟, 刘兆平
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月16日