[發明專利]一種通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法

有效

• 申請號: 201410709278.6
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104495806A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 任文才;馬來鵬;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：該方法通過增大石墨烯分別與轉移介質和目標基體之間結合力的差異，提高大面積石墨烯的轉移完整性和可控性；首先在位于初始基體的大面積石墨烯表面形成轉移介質，所使用的轉移介質與石墨烯之間為弱結合力或者可以降低為弱結合力；然后將“轉移介質/石墨烯”復合膜與初始基體分離；再通過高粘接力的膠粘劑將“轉移介質/石墨烯”復合膜的石墨烯表面與目標基體結合；最后，直接將轉移介質與石墨烯剝離，或者降低兩者之間的結合力后進行剝離，從而實現石墨烯到目標基體的轉移；采用轉移介質作為轉移石墨烯過程中的支撐層，同時采用高粘接力的膠粘劑提高石墨烯與目標基體的結合，既提高大面積石墨烯在轉移中的結構完整性，又易于轉移多層石墨烯；具體步驟如下：

(1)位于初始基體表面的石墨烯與轉移介質結合，并將“轉移介質/石墨烯”復合膜與初始基體分離；

(2)通過膠粘劑將“轉移介質/石墨烯”復合膜的石墨烯表面與目標基體結合；

(3)將轉移介質與石墨烯分離。

2.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：石墨烯為采用化學氣相沉積方法生長的石墨烯或析出方法生長的石墨烯，位于初始基體的石墨烯的平均層數為單層、雙層、少層或多層，層數小于50層。

3.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：轉移介質材料包括有機物、金屬、非金屬、金屬化合物和非金屬化合物之一種或兩種以上的組合。

4.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：在石墨烯表面形成轉移介質的方法包括涂覆、貼合、沉積之一種或兩種以上；具體包括但不局限于：輥壓涂覆、刮涂、線棒涂布、噴涂、旋涂、提拉、粘結、靜電吸附、化學氣相沉積、物理氣相沉積、蒸發鍍膜或濺射鍍膜。

5.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：在石墨烯表面形成轉移介質之前，在石墨烯表面先形成其它薄膜材料，用于制備石墨烯復合薄膜；其它薄膜材料包括但不局限于：金屬納米線、金屬網格、納米碳管及其衍生物、石墨烯的衍生物、透明導電高分子、銦錫氧化物和鋁鋅氧化物之一或兩種以上。

6.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：石墨烯與初始基體分離的方法包括蝕刻基體法和剝離法之一種或兩種；剝離法包括直接剝離法、氣體插層剝離法或氣體鼓泡插層法；氣體鼓泡插層法參見中國發明專利：一種低成本無損轉移石墨烯的方法，專利號ZL?201110154465.9。

7.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：采用的膠粘劑為纖維素酯、烯類聚合物、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇縮醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、有機硅樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇縮醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-環氧樹脂、環氧-聚酰胺之一種或兩種以上；膠粘劑的粘接力需大于轉移介質與石墨烯之間的結合力。

8.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：初始基體為Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo金屬或其合金之一或兩種以上的復合材料；或者，初始基體為碳化鈦、碳化鉬、碳化鋯、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鎢之一或兩種以上的復合材料；或者，初始基體為Si、SiO₂、Al₂O₃半導體之一或兩種以上復合；或者，初始基體為導體與半導體兩者的復合材料。

9.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：目標基體為高分子聚合物：聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯；或者，目標基體為半導體：硅、氧化硅、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁或玻璃；或者，目標基體為導體：Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo或其合金，目標基體的形狀為平面、曲面或網面。

10.按照權利要求1所述的通過調控結合力轉移大面積石墨烯的方法，其特征在于：完成步驟(1)后，“轉移介質/石墨烯”復合膜作為再次轉移的介質，并根據需要轉移的石墨烯的層數重復步驟(1)，在完成步驟(2)和(3)后實現多層石墨烯的轉移。