[發(fā)明專利]一種懸浮石墨烯薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111703139A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李赫然;李青;宋亞濱;于衛(wèi)昆;孫立紅
• 申請（專利權(quán)）人: 東旭光電科技股份有限公司
• 主分類號: B32B7/12
• 分類號: B32B7/12;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/06;B32B27/32;B32B33/00;B32B37/02;B32B37/06;B32B37/10;B32B38/16;B32B38/00;B32B37/12
• 代理公司: 北京彩和律師事務(wù)所 11688
• 代理人: 劉磊;閆桑田

本發(fā)明提供一種懸浮石墨烯薄膜，所述薄膜包括依次層疊放置的底膜、石墨烯層和覆膜，所述底膜包括第一基材層和第一支撐層，所述覆膜包括第二基材層和第二支撐層，所述第一支撐層和所述第二支撐層均位于靠近所述石墨烯層的一面。本發(fā)明還提供一種懸浮石墨烯薄膜的制備方法。本發(fā)明采用層層組裝的技術(shù)制備懸浮石墨烯薄膜，采用逐層制備的方法，將球狀、線狀支撐材料裝備到基材上，將石墨烯夾在支撐物之間，形成支撐物?石墨烯?支撐物的三明治結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中石墨烯片有部分即形成懸浮狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)的懸浮石墨烯薄膜提高了石墨烯薄膜的整體性能，熱傳導(dǎo)率和電導(dǎo)率相比無懸浮點(diǎn)的石墨烯薄膜有將近40％的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種懸浮石墨烯薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯自身具有優(yōu)異的性能，使其有望成為未來半導(dǎo)體、微電子機(jī)械領(lǐng)域的顛覆性材料。石墨烯在各相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷得到廣泛關(guān)注與研究，對石墨烯的本征特性的研究成為其高效應(yīng)用的關(guān)鍵，但其較強(qiáng)的載流子散射限制電子平均自由程小1μm，一直是研究的主要障礙。在石墨烯傳熱性能的研究中，一般認(rèn)為在溝道的兩端，石墨烯與層之間的熱量流失可被忽略。因此，非懸浮與懸浮石墨烯的熱導(dǎo)率一樣。然而有研究表明，由于在石墨烯與襯底界面間的聲子泄漏使得非懸浮石墨烯的熱導(dǎo)率比懸浮石墨烯低，有研究結(jié)果顯示懸浮石墨烯的熱導(dǎo)率是普通非石墨烯的熱導(dǎo)率高出1倍。

現(xiàn)技術(shù)也有相關(guān)的搭建網(wǎng)狀、平行三維結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料骨架，但是都是采用在溶液中搭建成功后制成溶膠后涂覆到基材上，烘干無溶劑后成膜，其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)很難形成理想的三維結(jié)構(gòu)，即使形成三維鏤空結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電材料也是由粘結(jié)劑等物質(zhì)進(jìn)行固定、填充到整個(gè)膜結(jié)構(gòu)中，無法達(dá)到懸浮的程度，這就極度限制了石墨烯材料的性能。

懸浮石墨烯的制備一般采用直接生長和轉(zhuǎn)移的方法：直接生長法可以避免引入雜質(zhì)，同時(shí)降低石墨烯被破壞的可能性，但其可控性有待進(jìn)一步研究；轉(zhuǎn)移法存在操作流程復(fù)雜、基底的處理污染高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述現(xiàn)有技術(shù)制備懸浮石墨烯的不足，本發(fā)明提供一種懸浮石墨烯薄膜及其制備方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1.一種懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述薄膜包括依次層疊放置的底膜、石墨烯層和覆膜，所述底膜包括第一基材層和第一支撐層，所述覆膜包括第二基材層和第二支撐層，所述第一支撐層和所述第二支撐層均位于靠近所述石墨烯層的一面。

2.根據(jù)項(xiàng)1所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述懸浮石墨烯薄膜的厚度為1.5至4.5μm。

3.根據(jù)項(xiàng)1所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯層厚度為0.5-1.5μm。

4.根據(jù)項(xiàng)1所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述底膜的厚度為0.5-1.5μm。

5.根據(jù)項(xiàng)1所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述覆膜的厚度為0.5-1.5μm。

6.根據(jù)項(xiàng)1至5任一項(xiàng)所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述第一支撐層和所述第二支撐層的材料形狀均選自如下的至少一種：顆粒狀粒子、管狀粒子、線狀粒子。

7.根據(jù)項(xiàng)6所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述顆粒狀粒子粒徑為0.05-1.45μm。

8.根據(jù)項(xiàng)6所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述管狀粒子和線狀粒子的線徑尺寸為10-50nm、線長為10-20μm。

9.根據(jù)項(xiàng)1至5任一項(xiàng)所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述第一基材層和所述第二基材層至少之一在靠近所述石墨烯層的面上包括粘附層。

10.根據(jù)項(xiàng)9所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述粘附層由熱塑性聚合物構(gòu)成。

11.根據(jù)項(xiàng)10所述的懸浮石墨烯薄膜，其特征在于，所述石墨烯的層數(shù)為1-3層，片徑為5-10μm。