[實用新型]高溫工藝腔豎向布置的石墨烯連續生長設備

有效

• 申請號: 201720309710.1
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN206858694U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 李占成;伍俊;史浩飛;李昕;黃德萍;段銀武;張永娜;余杰
• 申請（專利權）人: 重慶墨希科技有限公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B29/02;C23C16/54;C23C16/26
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 劉文娟

技術領域

本實用新型涉及一種石墨烯的生長設備，尤其是一種高溫工藝腔豎向布置的石墨烯連續生長設備。

背景技術

眾所周知的：石墨烯雖然只有一個碳原子層厚,但由于其自身結構特性使其表現出諸多世界之最，如最薄、最輕、最堅韌、電阻率最小等，石墨烯被稱為材料界的“黑金”，21世紀“新材料之王”。

石墨烯薄膜的規模化制備，經過近幾年的廣泛研究，化學氣相沉積法是規模化制備石墨烯薄膜最有前景的方法之一。CVD法制備高質量的石墨烯薄膜是在1000度左右的真空條件下將碳源加熱分解成活性碳基團，然后Cu、Ni等過渡金屬襯底上進一步分解生成石墨烯。然而，快速、連續規模化制備大面積、高質量石墨烯薄膜的方法一直沒有取得大的突破，極大地限制了石墨烯制備效率和產量，阻礙了石墨烯薄膜產業快速發展的步伐。

卷對卷生長石墨烯是一個動態生長過程，與片式靜態生長有著本質上的區別。對于片材間歇式生長高質量的石墨烯通常是將石墨烯生長基底在其熔點附近進行長時間高退火，使多晶生長基底再次結晶，增加生長基底晶疇面積，有利于制備高質量的石墨烯薄膜。近幾年雖然已有專利開始研究卷對卷制備石墨烯設備及工藝，但因為只設置一個高溫工藝腔，退火和生長同時進行，很難實現高質量石墨烯的可控制備。對于一個高溫工藝腔，如果先進行卷對卷高溫退火，再倒回來進行卷對卷石墨烯生長，嚴重影響石墨烯生長效率。此外，之前專利均未考慮高溫熱輻射對密封裝置影響和工藝腔內氣體均勻分布問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠將石墨烯生長基底高溫退火預處理與高溫生長同步進行，同時減小重力作用對石墨烯生長基底表面形貌及外觀影響的高溫工藝腔豎向布置的石墨烯連續生長設備。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型提供了一種高溫工藝腔豎向布置的石墨烯連續生長設備，包括放料冷卻腔、收料冷卻腔以及用于所述放料冷卻腔和收料冷卻腔抽真空的真空泵；所述放料冷卻腔內設置有石墨烯生長基底放料輥和放料冷卻區導向輥，所述收料冷卻腔內設置有石墨烯基底收料輥以及收料冷卻腔導向輥；

高溫工藝腔豎向布置的石墨烯連續生長設備，還包括第一高溫工藝腔、第二高溫工藝腔以及過渡腔；所述第一高溫工藝腔的兩端和第二高溫工藝腔的兩端均設置有勻流隔熱裝置；所述第一高溫工藝腔和第二高溫工藝腔上均設置有加熱器；

所述第一高溫工藝腔與第二高溫工藝腔均豎向布置；所述第一高溫工藝腔一端與放料冷卻腔連接且連通，另一端與過渡腔連接且連通，所述第二高溫工藝腔一端與過渡腔連接且連通，另一端與收料冷卻腔連接且連通；所述過渡腔內第一高溫工藝腔以及第二高溫工藝腔對應的位置均設置有過渡輥；

石墨烯生長基底放料輥上放料石墨烯生長基底依次經過放料冷卻區導向輥、第一高溫工藝腔、過渡腔中的過渡輥、第二高溫工藝腔、收料冷卻腔導向輥最終卷收到石墨烯基底收料輥上。

進一步的，所述過渡腔內設置有檢測石墨烯薄膜張力的張力檢測裝置。

優選的，所述收料冷卻腔導向輥采用水冷導向輥。

進一步的，第一高溫工藝腔的兩端均通過多點進氣密封法蘭分別與放料冷卻腔和過渡腔連接，第二高溫工藝腔的兩端均通過多點進氣密封法蘭分別與過渡腔和收料冷卻腔連接。

優選的，所述多點進氣密封法蘭包括外法蘭、內法蘭以及密封膠圈，所述內法蘭具有凸臺端，所述外法蘭設置有與內法蘭匹配的凹槽，所述密封膠圈安裝在凹槽內，所述內法蘭的凸臺端插入外法蘭的凹槽內，且頂緊密封膠圈，所述內法蘭上設置有連通內法蘭內圈的通氣通道。

優選的，所述勻流隔熱裝置包括至少兩層隔熱板以及支撐柱，所述支撐柱設置在相鄰兩層隔熱板之間；所述隔熱板上設置有中心通孔及均勻分布的透氣孔，所述相鄰兩層隔熱板上的透氣孔錯位分布。

進一步的，所述隔熱板上的中心通孔為沿徑向的通槽。

優選的，所述放料冷卻腔設置有一個真空泵，所述收料冷卻腔設置有一個真空泵。

優選的，所述加熱器采用電阻加熱器。