[發(fā)明專利]基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-01-31
• 公開（公告）號: CN102543270A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張克勤;劉莊;賈明亮;張帥
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京集佳著¥識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，ITO(Indium-Tin?Oxide)作為市場上主要的透明導(dǎo)電材料，被廣泛的應(yīng)用在薄膜太陽能電池等新興領(lǐng)域。ITO具有大于90％的透光率、表面電阻達(dá)到10-30Ω/平方厘米、電子逸出能為～4.8eV。但是，銦資源的不足、復(fù)雜的制備工藝、對環(huán)境特別是酸性環(huán)境敏感、表面粗糙等使ITO的使用具有局限性；此外，ITO柔性差、易碎，當(dāng)應(yīng)用在觸摸屏、柔性顯示器等在具有彎曲的條件中時非常容易發(fā)生斷裂，嚴(yán)重影響其性能。

石墨烯(Graphene)，又稱單層石墨，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯的迷人之處不僅在于它神奇的二維結(jié)構(gòu)，還在于它所擁有的獨特的物理性質(zhì)。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，引起了大量科學(xué)工作者的關(guān)注。至今，已發(fā)現(xiàn)石墨烯在電、光和磁等方面都具有的許多奇特的性質(zhì)。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。將石墨烯良好的化學(xué)以及熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的拉伸性能、低接觸電阻與有機材料結(jié)合，使石墨烯在有機電子器件中作為透明電極的應(yīng)用具有非常大的優(yōu)勢及良好的前景，比如說：有機發(fā)光二級管、液晶顯示屏、觸摸屏、場效應(yīng)管等。

蠶絲蛋白具有優(yōu)異的成膜性質(zhì)、蠶絲蛋白膜層具有優(yōu)異的透光性能以及柔韌性，此外其良好的生物相容性、優(yōu)異的機械性能以及可控的生物降解性能，已被廣泛用于各個領(lǐng)域。蠶絲蛋白豐資源豐富，為今后將其廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域奠定了堅實的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法，所獲得的復(fù)合膜厚度薄、柔性好、成本低而且具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種基于石墨烯的復(fù)合膜，尤其是，所述復(fù)合膜包括石墨烯薄膜層和絲蛋白薄膜層，所述石墨烯薄膜層固化結(jié)合于所述絲蛋白薄膜層的表面。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，尤其是，包括如下步驟：

(1)制備石墨烯薄膜；

(2)制備絲蛋白薄膜；

(3)石墨細(xì)薄膜與絲蛋白薄膜復(fù)合，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。

優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟(1)的制備方法具體實現(xiàn)如下：

(a)將氧化石墨烯溶液涂覆在硅片上，獲得氧化石墨烯薄膜；

(b)將氧化石墨烯薄膜浸泡在氫碘酸溶液中進(jìn)行還原，獲得石墨烯薄膜。

優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟(a)中，所述氧化石墨烯溶液通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆在硅片上。

優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述氧化石墨烯溶液的濃度為1.5mg/ml，所述旋轉(zhuǎn)涂覆的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘。

優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟(2)的制備方法具體實現(xiàn)如下：

一、制備絲素蛋白溶液；

二、將絲素蛋白溶液涂抹于石墨烯薄膜的表面，干燥后獲得形成于石墨烯表面的絲蛋白薄膜。

優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述石墨烯薄膜的制備是在硅片上進(jìn)行的，絲蛋白薄膜制備完成后，將石墨烯薄膜和絲蛋白薄膜從硅片上剝離，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。

本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電電極的制備方法，尤其是，對上述的基于石墨烯的復(fù)合膜進(jìn)行光刻處理，獲得導(dǎo)電電極。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電電極，尤其是，所述導(dǎo)電電極是采用上述的方法獲得的。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種基于石墨烯的復(fù)合膜，其結(jié)合了石墨烯優(yōu)良的光電性能以及絲蛋白薄膜優(yōu)異的透光性能，不但具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能，還具有柔性度好、厚度薄等優(yōu)點。同時，本發(fā)明所制備的復(fù)合薄膜工藝簡單、原料資源豐富、成本低，絲蛋白基底與石墨烯導(dǎo)電填充材料分開加工，對絲蛋白基底的損害小。

附圖說明