[發明專利]基于柔性可彎曲玻璃的石墨烯透明導電薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710573181.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107564603A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 徐從康
• 申請（專利權）人: 無錫舒瑪天科新能源技術有限公司
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B1/04;H01B13/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及柔性電子透明導電薄膜及其制備技術，尤其是一種柔性玻璃透明石墨烯薄膜的卷對卷(R2R)方法，以及采用該方法制備的柔性玻璃石墨烯導電透明薄膜。

背景技術

柔性電子就是將電子器件制作在柔性可延性塑料、玻璃或薄金屬基板上的新興電子技術，以其獨特的柔性、延展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛應用前景，如柔性電子顯示器、薄膜太陽能電池板、電子用表面粘貼等。柔性電子具有柔軟、可變形、質輕、便攜、可大面積應用等特性，并通過大量應用新材料和新工藝產生出大量新應用，包括RFID、柔性顯示、OLED發光、傳感器、柔性光伏、邏輯與存儲、柔性電池。在未來，貼個“貼紙”在手背上就能檢測紫外線照射程度；心臟起搏器再也不用換電池；同時電池能夠直接卷繞生產。近年來，柔性電子這一新興學科已經引起了國內外科技界與工業界的廣泛關注，吸引著眾多公司投入到這一科技領域的研發過程中來，加速柔性電子的實用產品開發和商業化進程。在科技發展“十三五”規劃中，國家正在通過政策引導與資金扶持將大力推動中國柔性與印刷電子的研究及產業化。我國是電子產業大國，但不是技術強國，柔性電子是我國爭取電子產業跨越式發展的機會。柔性電子具有廣闊市場，市場規模迅速擴張，可成為國家支柱產業。

柔性電子透明導電薄膜就是所產生的薄膜不僅具有導電性更具有透明性,是柔性薄膜太陽能，顯示屏、電致發光器件、薄膜晶體管、電容和電阻觸摸屏、透明加熱器等的重要材料。與剛性基材透明導電薄膜相比，其除具有導電性和透明性外，還具有柔軟性和可延伸性，是發展柔性電子器件的重要材料。

發明內容

發明目的：提供一種R2R CVD生產基于柔性電子玻璃透明導電石墨烯薄膜，并進一步提供卷對卷基體轉移的鍍膜方法，為柔性電子器件的發展提供基礎的可彎曲玻璃透明導電石墨烯薄膜生產方法。

技術方案：本發明采用以下技術方案：

一種基于柔性可彎曲玻璃的石墨烯透明導電薄膜，石墨烯透明導電薄膜生長在柔性 25-100微米可彎曲玻璃上而不是當前的剛性玻璃上。

一種基于柔性可彎曲玻璃的石墨烯透明導電薄膜的制備方法，包括三個部分：

(1)R2R CVD生長銅基石墨烯透明導電薄膜；

(2)R2R轉移銅基石墨烯透明導電薄膜到柔性可彎曲玻璃上；

(3)基于柔性可彎曲玻璃的石墨烯透明導電薄膜觸摸屏電子器件的制造。

進一步地，所述第(1)部分中，R2R CVD生長采用R2R CVD爐，R2R CVD爐具有同心雙石英管，內石英管是旋轉的，在其中間部分有導氣孔，以便CH4進入外管內壁與內管外壁之間，實現R2R石墨烯薄膜生產。

進一步地，其制備的具體步驟如下：

步驟1.將銅薄膜卷繞到直徑20厘米長度200厘米的石英內管外壁上，在外管中通入10SCCM流量的氫氣，保持石英管中的壓力為95mTorr,加溫到1050℃；保溫45分鐘；

步驟2.步驟1實行的同時在石英內管中通入30SCCM流量的CH₄和10SCCM流量的H₂，保持管壓在500mTorr 30分鐘，然后通入氫氣在管壓100mTorr下以15℃/秒降溫速度快速冷卻到常溫；

步驟3.將步驟2處理得到的銅薄膜和熱剝離膜同時穿過滾壓面相互靠近的一組滾輪，在兩滾輪上加上微量的壓力將長在銅基上的石墨烯表面貼上一層熱剝離膜；

步驟4.將銅基部分浸入到塑料酸洗盆中去除銅腐蝕掉并用去離子水清洗殘余酸液，晾干；

步驟5.在兩滾輪間放入25-100微米柔性玻璃并插入貼有熱剝離膜的石墨烯緩慢加熱到85-125℃并以150-250毫米/分鐘的速度傳動，熱剝離膜脫開，石墨烯轉移到柔性玻璃上；

步驟6.在同樣的柔性玻璃上如此反復，可得到多層石墨烯薄膜；

步驟7.用空心模板和絲網印刷做成一個四線觸摸屏面板；打印出銀電極和點間隔，將上面板和下面板小心組裝形成石墨烯基柔性觸摸屏電子儀器。

進一步地，制備完成的石墨烯透明導電薄膜生長在柔性25-100微米可彎曲玻璃上。

有益效果：本發明與現有技術相比：

(1)直接形成柔性可彎曲玻璃的石墨烯透明導電薄膜，用于柔性電子器件的發展；

(2)形成的電子薄膜可彎曲和延展；性能與剛性玻璃上的薄膜性能相當。

(3)本方法適用于大面積薄膜電路的生產，速度快，成品率高。

具體實施方式