[發明專利]用于在磁場中制造石墨烯的系統

在審

• 申請號: 201580050017.0
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN107074550A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 拉里·W·富勒頓;馬克·D·羅伯茨
• 申請（專利權）人: 錫達里奇研究有限責任公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;B01J19/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 劉明海,楊生平

1.一種用于在磁場中生成石墨烯的系統，包括：

等離子體發生器，其被配置以產生多個離子化碳原子，所述多個離子化碳原子作為碳原子云離開所述等離子體發生器；

石墨烯生成室，其偶聯到所述等離子體發生器并且被配置以在所述碳原子云離開所述等離子體發生器時接收所述碳原子云，所述石墨烯生成室被配置以由所述多個離子化碳原子生成石墨烯膜，所述石墨烯生成室包括：

生長部分；

回收部分；和

磁性結構，其包括交替極性磁源的二維陣列，所述磁性結構產生具有足以使所述石墨烯膜懸浮在所述磁性結構上方的磁場梯度的磁場，所述磁性結構從所述生長部分延伸到所述回收部分；和

石墨烯種子源，其被配置以將石墨烯種子提供到所述石墨烯生成室的所述生長部分內的所述磁場上方的初始位置，所述石墨烯膜在所述磁場上方生成，使得所述石墨烯膜懸浮在所述磁場上方，歸因于所述石墨烯膜是抗磁性的，所述碳原子云使所述懸浮的石墨烯膜從所述初始位置連續生長，所述石墨烯生成室被配置使得所述懸浮的石墨烯膜移動離開所述初始位置并且通過所述石墨烯生成室，直到其作為回收的石墨烯產物離開所述石墨烯生成室的所述回收部分。

2.根據權利要求1所述的系統，其還包括：碳原子源。

3.根據權利要求2所述的系統，其中所述碳原子源包括甲烷、二氧化碳或一氧化碳中的至少一種。

4.根據權利要求2所述的系統，其中所述碳原子源的化學式僅具有一個碳原子。

5.根據權利要求1所述的系統，其還包括：惰性氣體。

6.根據權利要求5所述的系統，其中所述惰性氣體包括氦氣、氬氣、氪氣、氖氣或氙氣中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的系統，其還包括：電離能源。

8.根據權利要求7所述的系統，其中所述電離能源包括射頻源或高壓源之一。

9.根據權利要求8所述的系統，其中所述射頻源是微波信號。

10.根據權利要求1所述的系統，其還包括：

至少一個控制系統，設置所述控制系統以控制所述碳原子源與所述惰性氣體的比例，控制絕對壓力；并且控制由所述電離能源產生的等離子體的能量密度，以控制輝光放電和所述等離子體的分布，所述輝光放電產生所述多個離子化碳原子。

11.根據權利要求10所述的系統，其中控制所述絕對壓力以獲得分子之間碰撞的平均自由路徑，以產生所述輝光放電和所述等離子體的均勻分布。

12.根據權利要求1所述的系統，其中所述磁性結構包括永磁材料。

13.根據權利要求12所述的系統，其中將所述永磁材料磁化，使得所述磁場的磁場強度在所述石墨烯種子的初始位置附近最強，并且所述磁場的磁場強度逐漸變弱，直到其在所述石墨烯生成室的所述回收部分的端部附近最弱。

14.根據權利要求1所述的系統，其中所述磁性結構包括電磁體或電永磁體中的一種。

15.根據權利要求1所述的系統，其還包括：至少一個用于修整所述石墨烯膜的激光器。

16.根據權利要求1所述的系統，所述石墨烯生成室還包括：在所述石墨烯上方的第二個磁性結構。

17.根據權利要求1所述的系統，其中所述磁場沿其長度的外邊緣呈現出比所述磁場的中心部分更強的場強。

18.根據權利要求1所述的系統，其還包括：勢壘磁場源。

19.根據權利要求1所述的系統，所述石墨烯生成室還包括：

加工部分，其在所述石墨烯生成室的所述生長部分和所述回收部分之間，用于加工所述石墨烯膜。

20.根據權利要求19所述的系統，其中所述加工包括激光繪制導電跡線、使用立體光刻施加其它原子、活化碳或混合雜質中的一種。