[實用新型]一種輔助二維材料生長的柔性加熱裝置

有效

• 申請號: 201922372124.3
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN211321532U
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 喻學鋒;喻彬璐;王佳宏;張艷利
• 申請（專利權）人: 深圳市中科墨磷科技有限公司;深圳先進技術研究院
• 主分類號: H05B3/40
• 分類號: H05B3/40;F27D11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種輔助二維材料生長的柔性加熱裝置，其特征在于，包括由耐高溫纖維布、高溫線、熱電偶和電熱絲組成的加熱元件與溫控箱；所述加熱元件由耐高溫纖維布和高溫線縫制成筒狀安裝在剛性加熱裝置上，所述電熱絲與熱電偶均固定在耐高溫纖維布上，所述加熱元件與溫控箱結合使用實現可控加熱。該輔助加熱裝置對實際加熱環境進行精確調整，該裝置加熱溫度覆蓋范圍廣，加熱溫度：0～650℃，能夠有效進行輔助調控市面上各類剛性加熱設備，適用性強，有利于高效、精準控制二維材料生長，該裝置材料來源廣泛、設計簡單有效、成本較低，對于大批量工業化生產高質量二維材料有著重要的促進意義。

技術領域

本發明屬于二維材料技術領域，具體涉及一種輔助二維材料生長的柔性加熱裝置。

背景技術

2004年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Science.2004,306)從石墨上分離得到石墨烯標志著一個重要領域的興起—二維材料(2Dmaterials)。近年來，除卻石墨烯，BN、過渡金屬硫屬化合物(TMDs)、黑磷等二維材料因其自身獨特出眾的性質引起了科研界與產業界的特別關注。眾多研究報道的超薄二維材料在尺寸上只有一個或幾個原子層厚，層與層之間的耦合作用十分弱，由相對弱的范德瓦爾斯力結合，層內卻擁有很強的平面化學鍵，所以層狀結構能夠被分離成獨立的原子層，從而可以通過剝離的方法得到單層材料。單層或少層二維材料具有明顯的量子限域效應，表現出與塊體材料顯著不同的特性，例如單層MoS2為直接帶隙半導體，多層MoS2(大于等于兩層)為間接帶隙半導體；塊體黑磷的帶隙為0.3eV，單層黑磷烯的帶隙為2eV。

目前制備二維材料常用的方法有溶劑熱法、化學氣相沉積法(CVD)和化學氣相輸運法(CVT)等，這些方法得到的二維材料結晶性、層數及尺寸的可控性較好，能夠大規模進行材料制備。蘇州大學的李彥光團隊(Adv.Mater.2017,29,1702061)采用溶劑熱法成功制備了一種具有分級結構的超薄VS2納米片Jiwoong Park課題組(Nature.2015,520,7549)通過金屬氧化物化學氣相沉積生長出4英寸晶圓尺寸的單層二硫化鉬薄膜；新加坡南洋理工大學的劉政課題組(Nature Communications.2017,8(1):394)通過添加NaCl作為高溫化學氣相沉積的促進劑，成功在常壓條件下合成了單層和少層二硒化鈮(NbSe2)；清華大學焦麗穎老師(JACS.2016,6b10414)利用化學氣相輸運法(CVT)合成出1T-TiSe2超薄片。

溶劑熱法、化學氣相沉積法(CVD)和化學氣相輸運法(CVT)都需要加熱設備，但這些加熱設備是一個剛性物件，如水熱箱、箱式爐、管式爐等，加熱環境往往很難二次調整，無法精確控制實際工作所需溫度，這最終會影響到材料的質量。例如目前市面上出售的水熱箱，整個箱體的物理空間十分巨大，但很難保證各區域溫度一致，當反應釜擺放位置不一致時，得到的材料在結構和性能上往往有差異，這對于大批量生產二維材料是不利的。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明的目的是提出一種輔助二維材料生長的柔性加熱裝置，通過根據使用場景的不同，將各種柔性材料組裝成所需的形狀尺寸，對材料生長的實際加熱環境進行精確調整，該裝置加熱溫度覆蓋范圍廣，加熱溫度：0～650℃，能夠有效進行輔助調控市面上各類剛性加熱設備，有利于高效、精準控制二維材料生長，對于大批量工業化生產高質量二維材料有著重要的促進意義。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種輔助二維材料生長的柔性加熱裝置，包括由電熱絲、耐高溫纖維布、高溫線和熱電偶組成的加熱元件與溫控箱；所述加熱元件由耐高溫纖維布和高溫線縫制成筒狀安裝在剛性加熱裝置上，所述電熱絲與熱電偶均固定在耐高溫纖維布上，所述加熱元件與溫控箱結合使用實現可控加熱。

具體的，所述加熱元件外側設置有保溫材料制作的保溫層。

具體的，所述電熱絲材質為FeCrAl合金、NiCr合金、FeCrNi合金中的一種。