一种石墨烯的清洁装置的制作方法

本实用新型涉及清洁装置，具体为一种石墨烯的清洁装置。

背景技术：

石墨烯是一种碳原子以sp²杂化形式构成的二维材料，具有极高的载流子迁移率、导热性和透光性。因此在电子、光电子器件领域有着极大的应用前景，自从其发现以来就引起业界的广泛关注。

然而，石墨烯表面往往存在一些污染物，其存在增加了电子、声子的散射损失从而影响了石墨烯的电学、热学和光学性质。因此，对石墨烯表面进行后处理清洁对于提高石墨烯的性质具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于提供一种石墨烯的清洁装置，包括动力系统和滚轮；所述动力系统包括动力轴；所述滚轮表面设置有吸附剂；所述滚轮能够在所述动力轴的作用下对所述石墨烯的表面进行滚压吸附处理。

根据本实用新型一实施方式，所述滚轮为圆柱体，所述吸附剂设置于所述圆柱体的曲面。

根据本实用新型一实施方式，所述圆柱体为圆柱、圆筒或者圆管。

根据本实用新型一实施方式，在所述圆柱体的曲面上开设有多个孔。

根据本实用新型一实施方式，所述滚轮平行于所述动力轴设置，所述滚轮的曲面与所述动力轴的曲面相接触。

根据本实用新型一实施方式，所述清洁装置包括压力调节系统，用以调整所述动力轴与所述滚轮之间的压力。

根据本实用新型一实施方式，所述压力调节系统包括两组调压组件和支撑架，所述滚轮通过所述两组调压组件活动地设置于所述支撑架；所述调压组件包括滑块、连接部件、弹性部件和螺旋器；所述弹性部件设置于所述支撑架；所述连接部件设置于所述滑块，并与所述弹性部件相连；所述螺旋器活动地设置于所述支撑架，所述滑块能够在所述螺旋器的压力作用下带动所述滚轮向所述动力轴移动，以使所述滚轮挤压所述动力轴。

根据本实用新型一实施方式，所述弹性部件的伸缩方向与所述螺旋器的长度相同，且平行于所述动力轴的轴线和所述滚轮的轴线所在的平面。

根据本实用新型一实施方式，所述清洁装置包括真空室、气体管理系统和温度控制系统；所述压力调节系统、所述滚轮和所述动力轴设置于所述真空室；所述温度控制系统设置于所述滚轮，用以加热所述滚轮；所述气体管理系统与所述真空室相连通，用以向所述真空室提供惰性气体。

根据本实用新型一实施方式，所述温度控制系统包括加热板、加热棒、热电偶、传输线和温控仪，所述加热棒设置于所述滚轮内部，所述加热板设置于所述动力轴的两侧。

本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置，通过具有吸附性的滚轮对石墨烯表面进行滚压处理，可以获得超洁净石墨烯。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本实用新型一实施方式的动力系统和压力调节系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式的压力调节系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施方式的真空腔室和气体管理系统的结构示意图；

图5为本实用新型一实施方式的温度控制系统的结构示意图；

图6为本实用新型另一实施方式的温度控制系统的结构示意图；

图7为本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置进行作业的流程图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

如图1至7所示，本实用新型一实施方式提供了一种石墨烯的清洁装置，包括动力系统130和滚轮134；动力系统130包括动力轴133，滚轮134表面设置有吸附剂，滚轮134能够在动力轴133的带动下对石墨烯的表面进行滚压处理，使得石墨烯表面的污染物被滚轮134的吸附剂所吸附，从而得到洁净的石墨烯。

例如，通过常规的化学气相沉积法在管式炉内生长得到的石墨烯后，可采用本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置对石墨烯表面的污染物进行处理，得到超洁净石墨烯，其中，超洁净指的是洁净面积达到微米尺度。

于一实施方式中，吸附剂可以为活性炭、活性氧化铝、分子筛等多孔物质。吸附剂例如可以是活性炭粉末，活性炭粉末可通过粘结剂，特别是分散于极性溶剂的粘结剂粘接于滚轮134的表面。

于一实施方式中，滚轮134呈圆柱形，例如可以是圆柱体，以便于对石墨烯表面的滚动处理，该圆柱体可以为实心的圆柱、实心但内部设有孔的圆柱、空心的圆筒、空心且两端开口的圆管等。

于一实施方式中，吸附剂设置于圆柱体的曲面，以使滚轮134在滚动过程中，能够吸附石墨烯表面的污染物。

于一实施方式中，圆柱体的曲面上开设有多个孔，以便于吸附剂更牢固地粘接于圆柱体的曲面上。

于一实施方式中，如图1所示，动力系统130包括电机驱动器131、电机132和动力轴133。电机132转动并通过齿轮传动控制动力轴133转动，电机驱动器131可调节电机132的转动方向、转速等。

于一实施方式中，动力轴133为圆柱形的轴，与滚轮134平行设置，滚轮134的曲面与动力轴133的曲面相接触。作业时，动力轴133的曲面与滚轮134的曲面均与石墨烯的一个端部相切，即石墨烯的一端夹设于动力轴133和滚轮134之间。动力轴133在电机132的作用下转动时，带动滚轮134转动，同时石墨烯随之前进，使得滚轮134滚压石墨烯的表面，表面的污染物被滚轮134表面的吸附剂所吸附。

于一实施方式中，向动力轴133与滚轮134施加一定的压力，以使通过挤压滚动，对石墨烯表面的污染物进行更加充分的吸附，该压力对应的压强例如可以是10²Pa～10⁶Pa。

于一实施方式中，如图1、2所示，动力轴133与滚轮134通过压力调节系统140紧密相连。压力调节系统140可包括两组调压组件和支撑架145，滚轮134的两端分别通过两组调压组件活动地设置于支撑架145。

调压组件包括滑块141、弹性部件、连接部件和螺旋器144。例如弹性部件可以是弹簧142，连接部件可以是钢柱143。

支撑架145具有一容纳空间146，两组调压组件分别设置于空间146的两侧，滚轮134及动力轴133的一部分设置于空间146内。动力轴133的一端伸出空间146外与电机132相连，另一端位于空间146内并通过密封轴承136设置于支撑架145的下部。滚轮134与动力轴133保持平行，其两端分别通过轴承135设置于位于空间146两侧的两个滑块141。滚轮134可位于动力轴133的正上方(按照图示方向)，即，滚轮134的轴线与动力轴133的轴线的共平面为竖直面(按照图示方向)。

在支撑架145上开设有螺孔，螺旋器144通过该螺孔沿竖直方向活动地设置于支撑架145，并位于滑块141的上方，使得其下端能够顶压滑块141。钢柱143垂直于螺旋器144设置，其一端固定于滑块141，另一端与弹簧142的上端相连。弹簧142的伸缩方向与螺旋器144的长度方向相同，使得当沿支撑架145的螺孔旋转螺旋器144时，螺旋器144沿其长度方向下移，在螺旋器144的顶压作用下，滑块141、钢柱143随之下移，并压缩弹簧142。由此，通过调整滑块141的位置可调整滚轮134与动力轴133之间的压力，该压力的数值可通过弹簧142的伸缩量来确定。于一实施方式中，滚轮134与动力轴133之间压强调节范围可以为10²Pa～10⁶Pa。

于一实施方式中，如图3所示，石墨烯的清洁装置包括真空腔室110、气体管理系统120、动力系统130、压力调节系统140和温度控制系统150。

于一实施方式中，压力调节系统140、滚轮134及部分动力轴133位于真空腔室110内，使得对石墨烯的滚压处理可在惰性气体，例如氩气，的气氛中进行。

如图4所示，在真空腔室110设置有法兰111、法兰112、法兰113及观察窗114，观察窗114设置于室壁上，可以是玻璃窗，可通过观察窗114观察真空腔室110内石墨烯的处理状态。法兰111位于真空腔室110的上端，用于密封连接动力系统130和温度控制系统150；法兰112、法兰113分别设置于真空腔室110两侧的进气口115、排气口116，进气口115、排气口116均与气体管理系统120相接。

于一实施方式中，气体管理系统120用于向真空腔室110提供氩气，包括氩气管路121和真空泵122，氩气管路121与真空腔室110的进气口115相连，真空泵122与真空腔室110的排气口116相连。

于一实施方式中，对石墨烯的滚压处理可在20～200℃的温度范围内进行，温度控制系统150可用于提供所需的温度。

于一实施方式中，如图5所示，温度控制系统150包括温控仪151、传输线152、加热棒153和热电偶154，加热棒153可由加热丝构成。为便于加热滚轮134，可在圆柱形滚轮134内设置空腔，将加热棒153、热电偶154设置于空腔内，通过传输线152将温控仪151与热电偶154连接，使得热电偶154可反馈加热棒153的温度，温控仪151的调节温度范围可以为20～200℃。

于另一实施方式中，如图6所示，温度控制系统250包括加热板251、加热棒252、热电偶、传输线和温控仪(图中未示)。为方便均匀加热动力轴133与滚轮134，可将加热棒252设置于滚轮134内部，将加热板251设置于动力轴133的两侧，并通过热电偶反馈加热棒252及加热板251的温度，温控仪可调节温度范围为20～200℃。

以下，结合图7对本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置的使用过程做详细说明。

1)将CVD制备的铜箔/石墨烯放置于真空腔室110内，石墨烯的一端与动力轴133、滚轮134相接，使得能够通过动力轴133、滚轮134的转动将石墨烯带入两者之间；

2)关闭法兰112、113，使真空腔室110处于密闭环境；

3)打开真空泵122，并通过进气口115向真空腔室110通入氩气；

4)旋转螺旋器144调控弹簧142的伸缩量，以将动力轴133、滚轮134之间的压力调节至适当；

5)打开温控仪151加热滚轮134至合适温度；

6)启动电机驱动器131，使滚轮134在动力轴133的作用下对石墨烯的表面进行滚压处理；

7)通过玻璃观察窗114观察处理状态；

8)关闭电机驱动器131、温控仪151、氩气管路121；

9)关闭真空泵122，打开法兰112、113，取出铜箔/石墨烯。

于一实施方式中，可对石墨烯重复多次滚压处理，以提高石墨烯表面的洁净度。

本实用新型一实施方式的石墨烯的清洁装置，可以通过涂覆吸附剂的滚轮装置对石墨烯表面的污染物进行处理，并达到原子级洁净。石墨烯洁净度的提高可以降低电子、声子散射，从而提高石墨烯的迁移率、热导率，对石墨烯在电子器件和散热器件等方面的应用提供了帮助。

除非特别限定，本实用新型所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本实用新型所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本实用新型的保护范围，本领域技术人员可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本实用新型不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。