[實用新型]一種氮化硼-石墨烯復合材料結構

有效

• 申請號: 201120552133.1
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN202996318U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 金虎;彭鵬
• 申請（專利權）人: 金虎
• 主分類號: H01B5/00
• 分類號: H01B5/00;H01B5/14;H01B1/04;H01B1/06
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

技術領域

本實用新型涉及一種氮化硼-石墨烯復合材料結構。?

背景技術

石墨烯具有優異的電學性能，且價廉易得，對環境友好，因此在透明電極領域展示出誘人的前景。然而，石墨烯膜被轉移到某些基底（例如，石英、玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料）上后，其電學性能有明顯的下降，從而限制了石墨烯膜在某些透明電極（例如，電子紙和發光二極管）中的應用。最近研究表明，將石墨烯放置在六方結構氮化硼（即h-BN）基底上的情況下，其導電性（更具體而言為載流子遷移率）有明顯的提高。但這種六方結構氮化硼膜/石墨烯膜復合材料在有些情況下仍不能滿足導電性的需求。?

實用新型內容

為進一步提高石墨烯的電導率，本實用新型提供了一種氮化硼-石墨烯復合材料結構，其包含兩個單層氮化硼膜和一個單層或多層石墨烯膜，其中所述石墨烯膜位于兩個氮化硼膜之間。?

在一個優選實施方案中，上述氮化硼-石墨烯復合材料結構還包含一個絕緣基底，該絕緣基底貼覆于其中一個氮化硼膜上。?

本實用新型的氮化硼-石墨烯復合材料結構能夠在不提高載流子密度的前提下，顯著提高石墨烯的電導率。?

附圖說明

本實用新型的上述及其他的方面、優點和特征將通過附圖進一步說明，各附圖中相同的附圖標記代表相同的組成部分。?

圖1為本實用新型的氮化硼-石墨烯復合材料結構的一個示意圖。?

圖2為本實用新型一個實施方案的石墨烯膜轉移的一個流程示意圖。?

圖3為本實用新型一個實施方案的氮化硼-石墨烯復合材料結構的制備過程。?

具體實施方式

在本實用新型中，除非另有指明，術語“氮化硼（或氮化硼膜）”是指六方結構氮化硼（或氮化硼膜）。?

下文將結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。但應理解的是，所述附圖僅為示例性的，不應解釋為限制本實用新型的范圍。?

本實用新型提供了一種氮化硼-石墨烯復合材料結構，其包含兩個單層氮化硼膜和一個單層或多層石墨烯膜，其中所述石墨烯膜位于兩個氮化硼膜之間，即該復合材料結構為氮化硼膜/石墨烯膜/氮化硼膜。?

所述石墨烯膜為1-20層，優選1-10層，更優選1-5層。?

圖1展示了本實用新型的氮化硼-石墨烯復合材料結構的一個示意圖，其中該結構由兩個單層氮化硼膜8和10和一個夾在這兩個氮化硼膜之間的單層或多層石墨烯膜9組成。?

氮化硼膜8和10可使用鍍覆法、化學氣相沉積（CVD）法和物理氣相沉積（PVD）法（例如濺射法）而制備，但不限于這些方法。優選由CVD法制備。?

石墨烯膜9可由微機械分離法、化學剝離法、取向附生法、加熱碳化硅（SiC）法、CVD法和還原氧化法制備，但不限于這些方法。優選由CVD法制備。?

在一個具體的實施方案中，由CVD法生長石墨烯膜的典型過程如下：將銅箔1在氬氣和氫氣環境下（其中Ar:約95體積份，H₂：約5體積份）1000℃預熱處理1.5小時。然后通入甲烷，進行約20分鐘的碳分解，從而生長出石墨烯膜。生長過程中第一步將通過氣體流量和壓力來控制石墨烯的成核密度，第二步再加大氣體流量來獲得連續均勻的單層石墨烯膜。?

在另一個具體的實施方案中，由CVD法生長氮化硼膜的典型過程如下：使用氨基硼烷（aminoborane）作為氮和硼的來源，在1000℃溫度下由CVD法在金屬箔表面生長出氮化硼膜。?

石墨烯膜的層數可通過調節生長溫度和氣氛濃度來控制，因此可以根?據需要，來生成合適層數的石墨烯膜。?

在本實用新型復合材料結構中，氮化硼膜8和10的厚度為0.5-500nm，優選0.5-50nm，更優選0.5-5nm；石墨烯膜9的厚度為0.35-10nm，優選0.35-3nm。更優選0.35-2.1nm。?

石墨烯膜和氮化硼膜之間以及多個石墨烯膜之間可以通過壓制或抽真空而結合在一起。?

所述氮化硼膜和石墨烯膜可為正方形、長方形等任何適宜的形狀。并且優選它們的大小與形狀是相互匹配的。?

優選地，本實用新型的氮化硼-石墨烯復合材料結構還包含一個絕緣基底，該絕緣基底貼覆于其中一個氮化硼膜上。優選地，所述絕緣基底是透明的。?

所述絕緣基底可為無機絕緣材料、有機絕緣材料、及由這兩種材料經過加工制成的混合絕緣材料。常用的無機絕緣材料有：云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃等。有機絕緣材料有：蟲膠、樹脂、橡膠等。?

對所述絕緣基底的厚度無特別要求，只要其足以支撐所述復合材料結構即可。?