专利名称:一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，包括机架，以及安装在机架上的传动机构、剥离机构、清洗机构和烘干机构；所述传动机构依次分为上料段、剥片段、喷淋冲洗段、烘干段和下料段；所述剥离机构、清洗机构和烘干机构的位置分别与传动机构剥片段、喷淋冲洗段和烘干段相对应。本实用新型从传动机构的上料段上料，先经过剥片段将金属衬底与石墨烯薄膜分离，然后经过冲洗、烘干后下料收集，结构简单，实现自动化去除生长基体、大面积无损转移石墨烯薄膜的目的，保证转移后石墨烯薄膜覆盖完整，进而达到批量生产石墨烯的目的。
【专利说明】一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置。
【背景技术】
[0002]石墨烯是碳原子按六角结构紧密堆积成的单原子层二维晶体，载流子的本征迀移率可达到2X105cm/(V.S)，这种优异的电学性质使其在高频电子器件中有着巨大的应用价值。为了制备石墨烯电子器件，首要的问题是制备出大尺寸、具有优异电学性能的石墨烯薄膜，并转移至合适的目标基底上。目前大尺寸石墨烯薄膜的制备方法主要有包括以下几种:(1)碳化硅(SiC)外延生长法，虽可获得高质量大面积的单层石墨烯，但是所使用的SiC的价格昂贵，生长条件苛刻，且生产出的石墨烯难于转移；(2)化学气相沉积法(ChemicalVapor Deposit1n，CVD)可以在金属衬底上生长大面积的单层或多层石墨稀薄膜，所得石墨烯质量好、易于转移，是目前制备石墨烯薄膜的常用方法，被广泛用于制备石墨烯晶体管和透明导电薄膜。
[0003]CVD法制备的石墨烯需要经过转移才能从金属衬底到目标基体。现有石墨烯转移方法大多数使用腐蚀方法去除基底，成本较高、耗时长，且基底回收难而且会对环境造成一定的污染。目前没有可实现大面积、大批量、连续化去除石墨烯生长金属衬底的设备。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种成本低、工作效率高、污染小的用于转移石墨烯时去除生长基体的装置。
[0005]实现本实用新型目的的技术方案是:一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，包括机架，以及安装在机架上的传动机构、剥离机构、清洗机构和烘干机构；所述传动机构依次分为上料段、剥片段、喷淋冲洗段、烘干段和下料段；所述剥尚机构、清洗机构和烘干机构的位置分别与传动机构剥片段、喷淋冲洗段和烘干段相对应。
[0006]所述传动机构包括传动马达、传动轴、锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮、传动辊和支撑辊；所述传动轴的一端固定在传动马达的输出端上；所述锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮和传动辊为一组传动输出组件，该输出组件设有多组；所述每组输出组件中的锥齿轮均固定在传动轴上；所述组合齿轮的一端设有与锥齿轮啮合的锥齿，另一端设有与直齿圆柱齿轮啮合的直齿；所述直齿圆柱齿轮固定在传动辊的一端；所述每组输出组件中的传动辊的正下方均设有一根支撑辊。
[0007]所述传动机构的上料段的入口部分以及下料段的出口部分只设置支撑辊。
[0008]所述剥离机构包括基座、旋转马达、旋转轴、旋转座、升降马达、丝杆、锁紧气缸、夹具、压紧滚轮、压紧驱动装置和感应器；所述旋转马达固定在基座上，并驱动旋转轴转动；所述旋转座固定在旋转轴上；所述升降马达固定在旋转座上，并驱动丝杆转动；所述锁紧气缸的缸体与丝杆螺纹连接，并与旋转轴滑动连接；所述夹具的一部分固定在锁紧气缸的缸体上，另一部分固定在锁紧气缸的活塞杆上；所述压紧滚轮和夹具按照样品的传动方向依次设置在传动机构的剥片段上方；所述感应器设置在传动机构的剥片段下方。
[0009]所述清洗机构包括主槽、喷淋组件、副槽和水泵；所述主槽设置在传动机构的喷淋冲洗段下方；所述喷淋组件至少设有一组；所述喷淋组件包括设置在设传动机构的喷淋冲洗段上、下方的喷嘴，以及设置在喷嘴进水管路上的喷嘴阀；所述喷嘴阀通过管路连通副槽的出水口 ；所述水泵设置在副槽的出水口与喷嘴阀之间的管路上；所述主槽的底部连通副槽的顶部。
[0010]所述清洗机构还包括阀门；所述副槽上设有上出口和下出口 ；所述副槽的上出口通过阀门连通喷嘴阀的进水管路；所述副槽的下出口通过水泵连通喷嘴阀的进水管路。
[0011]所述清洗机构的副槽上还设有溢流口，溢流口的高度高于上出口的高度。
[0012]所述清洗机构的副槽上还设有排液口，排液口的高度低于下出口的高度。
[0013]所述清洗机构还包括单向阀；所述主槽的底部通过单向阀连通副槽的顶部。
[0014]所述烘干机构包括通过风管依次连通的热风泵、过滤器和风刀组件；所述风刀组件至少设有一组，风刀组件包括设置在传动机构的烘干段上方和下方的风刀。
[0015]采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果:(1)本实用新型从传动机构的上料段上料，先经过剥片段将金属衬底与石墨烯薄膜分离，然后经过冲洗、烘干后下料收集，结构简单，实现自动化去除生长基体、大面积无损转移石墨烯薄膜的目的，保证转移后石墨烯薄膜覆盖完整，进而达到批量生产石墨烯的目的。
[0016](2)本实用新型的传动机构通过一根传动轴驱动所有传动辊转动，结构简单，传动辊实现了同步传动，使样品传送更加稳定。
[0017](3)本实用新型的传动机构的上料段的入口部分以及下料段的出口部分只设置支撑辊，这种结构既便于上料、下料，又节约了成本。
[0018](4)本实用新型的剥离机构的感应器能够感应样品上的金属衬底，使金属衬底的剥离更加精确。
[0019](5)本实用新型的清洗机构结构简单，能够彻底洗净剥离段残留的电解液。
[0020](6)本实用新型的清洗机构的副槽上的溢流口能够防止副槽内的液体溢出。
[0021](7)本实用新型的清洗机构的副槽上的排液口便于清洗副槽。
[0022](8)本实用新型的主槽的底部通过单向阀连通副槽的顶部，这种结构能够防止副槽内的液体直接流入主槽。
[0023](9)本实用新型的烘干机构能够使样品的表面干燥。
【附图说明】
[0024]为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0025]图1为本实用新型的结构示意图。
[0026]图2为本实用新型的传动机构的传动辊和支撑辊的位置示意图。
[0027]图3为本实用新型的剥离机构的结构示意图，图中未示出压紧滚轮、压紧驱动装置和感应器。
[0028]图4为本实用新型的剥离机构的感应器安装位置示意图。
[0029]图5为本实用新型的清洗机构的结构示意图。
[0030]图6为本实用新型的烘干机构的结构示意图。
[0031]附图中的标号为:
[0032]机架1、传动机构2、传动辊21、支撑辊22、剥离机构3、基座31、旋转马达32、旋转轴33、旋转座34、升降马达35、丝杆36、锁紧气缸37、夹具38、感应器39、清洗机构4、主槽41、喷淋组件42、喷嘴421、喷嘴阀422、副槽43、水泵44、阀门45、烘干机构5、热风泵51、过滤器52、风刀53、样品6、金属衬底61。
【具体实施方式】
[0033](实施例1)
[0034]见图1至图6，本实施例的用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，包括机架1，以及安装在机架I上的传动机构2、剥离机构3、清洗机构4和烘干机构5。
[0035]传动机构2依次分为上料段、剥片段、喷淋冲洗段、烘干段和下料段。剥离机构3、清洗机构4和烘干机构5的位置分别与传动机构2剥片段、喷淋冲洗段和烘干段相对应。
[0036]传动机构2包括传动马达、传动轴、锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮、传动辊21和支撑辊22。传动轴的一端固定在传动马达的输出端上。锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮和传动辊21为一组传动输出组件，该输出组件设有多组。每组输出组件中的锥齿轮均固定在传动轴上。组合齿轮的一端设有与锥齿轮啮合的锥齿，另一端设有与直齿圆柱齿轮啮合的直齿。直齿圆柱齿轮固定在传动辊21的一端。每组输出组件中的传动辊21的正下方均设有一根支撑辊22。传动机构2的上料段的入口部分以及下料段的出口部分只设置支撑辊22。
[0037]剥离机构3包括基座31、旋转马达32、旋转轴33、旋转座34、升降马达35、丝杆36、锁紧气缸37、夹具38、压紧滚轮、压紧驱动装置和感应器39。旋转马达32固定在基座31上，并驱动旋转轴33转动。旋转座34固定在旋转轴33上。升降马达35固定在旋转座34上，并驱动丝杆36转动。锁紧气缸37的缸体与丝杆36螺纹连接，并与旋转轴33滑动连接。夹具38的一部分固定在锁紧气缸37的缸体上，另一部分固定在锁紧气缸37的活塞杆上。压紧滚轮和夹具38按照样品6的传动方向依次设置在传动机构2的剥片段上方。感应器39设置在传动机构2的剥片段下方。
[0038]清洗机构4包括主槽41、喷淋组件42、gij槽43、水泵44、阀门45和单向阀。主槽41设置在传动机构2的喷淋冲洗段下方。喷淋组件42至少设有一组。喷淋组件42包括设置在设传动机构2的喷淋冲洗段上、下方的喷嘴421，以及设置在喷嘴421进水管路上的喷嘴阀422。喷嘴阀422通过管路连通副槽43的出水口。水泵44设置在副槽43的出水口与喷嘴阀422之间的管路上。主槽41的底部通过单向阀连通副槽43的顶部。副槽43上设有上出口和下出口。副槽43的上出口通过阀门45连通喷嘴阀422的进水管路。副槽43的下出口通过水泵44连通喷嘴阀422的进水管路。副槽43上还设有溢流口和排液口，溢流口的高度高于上出口的高度，排液口的高度低于下出口的高度。
[0039]烘干机构5包括通过风管依次连通的热风泵51、过滤器52和风刀组件。风刀组件至少设有一组，风刀组件包括设置在传动机构2的烘干段上方和下方的风刀53。
[0040]本实施例的用于转移石墨烯时去除生长基体的装置的原理是:样品6从传动机构2的上料段上料，先经过剥片段将金属衬底与石墨烯薄膜分离，然后经过纯水冲洗、烘干后下料收集。具体为:将样品6放在传动机构2的上料段，使之沿着送片方向运动，可以放置多排，每排可以放多个。因金属衬底61不透光，当金属衬底61到达感应器39位置时，夹具38和压紧滚轮落下，在压紧滚轮的作用下，金属衬底61的一端翘起，夹具38夹住金属衬底61翘起的一端，然后匀速向上提拉，压紧滚轮始终压住金属衬底61未被剥离的部分。当金属衬底61完全剥离后，夹具38旋转180度，然后夹具38松开，使剥离下来的金属衬底61落入回收盒，然后夹具回转180度复位。剥离机构3如此循环动作。剥离金属衬底61后的样品6继续运动，进入传动机构2的喷淋冲洗段，在喷淋冲洗段，清洗机构4洗净剥离段残留的电解液。然后样品6进入传动机构2的烘干段，在烘干段，经加热、过滤的洁净气体通过风刀53吹向样品6的上、下表面，样品6通过烘干段可以达到表面干燥的效果。最后样品6送至下料段，操作人员取走样品6。
[0041]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:包括机架(I)，以及安装在机架(I)上的传动机构(2)、剥离机构(3)、清洗机构(4)和烘干机构(5);所述传动机构(2)依次分为上料段、剥片段、喷淋冲洗段、烘干段和下料段；所述剥离机构(3)、清洗机构(4)和烘干机构(5)的位置分别与传动机构(2)剥片段、喷淋冲洗段和烘干段相对应。2.根据权利要求1所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述传动机构(2)包括传动马达、传动轴、锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮、传动辊(21)和支撑辊(22);所述传动轴的一端固定在传动马达的输出端上；所述锥齿轮、组合齿轮、直齿圆柱齿轮和传动辊(21)为一组传动输出组件，该输出组件设有多组；所述每组输出组件中的锥齿轮均固定在传动轴上；所述组合齿轮的一端设有与锥齿轮啮合的锥齿，另一端设有与直齿圆柱齿轮啮合的直齿；所述直齿圆柱齿轮固定在传动辊(21)的一端；所述每组输出组件中的传动辊(21)的正下方均设有一根支撑辊(22)。3.根据权利要求2所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述传动机构(2)的上料段的入口部分以及下料段的出口部分只设置支撑辊(22)。4.根据权利要求3所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述剥离机构(3)包括基座(31)、旋转马达(32)、旋转轴(33)、旋转座(34)、升降马达(35)、丝杆(36)、锁紧气缸(37)、夹具(38)、压紧滚轮、压紧驱动装置和感应器(39);所述旋转马达(32)固定在基座(31)上，并驱动旋转轴(33)转动；所述旋转座(34)固定在旋转轴(33)上；所述升降马达(35)固定在旋转座(34)上，并驱动丝杆(36)转动；所述锁紧气缸(37)的缸体与丝杆(36)螺纹连接，并与旋转轴(33)滑动连接；所述夹具(38)的一部分固定在锁紧气缸(37)的缸体上，另一部分固定在锁紧气缸(37)的活塞杆上；所述压紧滚轮和夹具(38)按照样品￠)的传动方向依次设置在传动机构(2)的剥片段上方；所述感应器(39)设置在传动机构(2)的剥片段下方。5.根据权利要求1所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述清洗机构⑷包括主槽(41)、喷淋组件(42)、副槽(43)和水泵(44);所述主槽(41)设置在传动机构(2)的喷淋冲洗段下方；所述喷淋组件(42)至少设有一组；所述喷淋组件(42)包括设置在设传动机构(2)的喷淋冲洗段上、下方的喷嘴(421)，以及设置在喷嘴(421)进水管路上的喷嘴阀(422);所述喷嘴阀(422)通过管路连通副槽(43)的出水口 ；所述水泵(44)设置在副槽(43)的出水口与喷嘴阀(422)之间的管路上；所述主槽(41)的底部连通副槽(43)的顶部。6.根据权利要求5所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述清洗机构(4)还包括阀门(45);所述副槽(43)上设有上出口和下出口 ；所述副槽(43)的上出口通过阀门(45)连通喷嘴阀(422)的进水管路；所述副槽(43)的下出口通过水泵(44)连通喷嘴阀(422)的进水管路。7.根据权利要求6所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述清洗机构(4)的副槽(43)上还设有溢流口，溢流口的高度高于上出口的高度。8.根据权利要求6所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述清洗机构⑷的副槽(43)上还设有排液口，排液口的高度低于下出口的高度。9.根据权利要求5所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述清洗机构(4)还包括单向阀；所述主槽(41)的底部通过单向阀连通副槽(43)的顶部。10.根据权利要求1所述的一种用于转移石墨烯时去除生长基体的装置，其特征在于:所述烘干机构(5)包括通过风管依次连通的热风泵(51)、过滤器(52)和风刀组件；所述风刀组件至少设有一组，风刀组件包括设置在传动机构(2)的烘干段上方和下方的风刀(53)。
【文档编号】C01B31-04GK204281321SQ201420618822
【发明者】周振义, 武文鑫, 徐振飞, 龚健, 孙洪波, 娄晓静, 顾永强 [申请人]常州二维碳素科技有限公司