[發明專利]一種LIG材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202210239271.7
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114560460B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 黃乾明;葉懷宇;楊薈茹
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉桐亞

本發明公開了一種LIG材料、其制備方法及應用，涉及碳材料技術領域。LIG材料的制備方法包括：以殼寡糖為前驅體材料，對前驅體材料進行激光誘導，以得到石墨烯材料。通過以殼寡糖為原料，采用激光誘導的方法制備石墨烯材料，該方法不僅所需的原材料殼寡糖粉體綠色、環保，還可制膜或者混合其他物質制漿，制備過程簡單、高效，生產成本低，適用于批量化生產功能化的石墨烯材料。制備得到的LIG材料應用非常廣泛，可以在制備超級電容器或傳感器中得到應用，也可以應用在先進半導體器件制造和封裝領域。

技術領域

本發明涉及碳材料技術領域，具體而言，涉及一種LIG材料、其制備方法及應用。

背景技術

石墨烯是一種二維層狀結構的碳材料，石墨烯的結構由具有sp²雜化的碳原子組成，呈現出含正六邊形的蜂窩狀二維平面，結構中碳原子的連接方式與零維富勒烯、一維碳納米管和三維石墨等碳材料是相同的。一般而言石墨烯是單層結構，但是在實際應用中，少層石墨烯也經常表現出優異的性能，因此，在本領域10層甚至更厚的結構都統稱為石墨烯材料。在這些材料中，三維多孔石墨烯具有高表面積，同時還保持有高的電子遷移率和機械穩定性，因此這種類型的石墨烯材料應用領域十分廣泛。

傳統的三維多孔石墨烯結構制作方法主要有：

(1)將氧化石墨烯(GO)組裝到泡沫中，然而這種方法需要通過其氧化酸合成路線來制備氧化石墨烯前驅體。

(2)在多孔基底上的化學氣相沉積(CVD)也可以生產三維多孔石墨烯，但高溫條件以及隨后的蝕刻和干燥過程可能會阻礙其規模化生產。

(3)激光雕刻富含碳的襯底得到三維多孔石墨烯，這種產物也被稱為激光誘導石墨烯(LIG)。具體流程是，通過CO₂紅外激光雕刻機對含碳的前驅體材料(如聚酰亞胺((PI))在一定激光功率下進行照射，經過光化學和熱化學等過程，含碳的前驅體轉變為石墨烯，而其他部分以氣體形式散發出去，氣體的產生同時也促進了石墨烯三維多孔結構的形成。由于CO₂紅外激光器是一種在機械車間常見的工具，因此，與傳統的3D石墨烯合成方法相比，這種一步法制得激光誘導石墨烯(LIG)的方法具有優勢。與激光還原石墨烯方法相比，避免使用GO前驅體簡化了工藝流程，降低了成本。

目前，能用于制備LIG的前驅體的都是富含碳的材料，主要有兩大類：

第一類是以聚酰亞胺為代表的聚合物塑料，這類原料的價格比較昂貴而且容易對環境造成污染；

第二類是富含纖維素或者木質素的材料，這類材料的缺點較多：燃點較低，在激光照射前經常需要進行阻燃處理；纖維素和木質素溶解性極低，不易制成膜，一定程度上限制了激光誘導石墨烯的應用。

因此，探索新的前驅體仍然是重要的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LIG材料及其制備方法，旨在利用可生物相容、可生物降解的原料，在不進行任何化學處理的條件下制備LIG材料。

本發明的另一目的在于提供LIG材料在半導體制造或封裝中的應用。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種LIG材料，其制備方法包括：以殼寡糖為前驅體材料，對前驅體材料進行激光誘導，以得到LIG材料。

在可選的實施方式中，采用激光器直接對前驅體材料進行激光誘導還原。

在可選的實施方式中，包括：將前驅體材料制備成薄膜試樣，然后利用激光器對薄膜試樣進行激光誘導還原。

在可選的實施方式中，所述激光器為紅外激光器；

優選地，激光器采用紅外激光器中的二氧化碳激光器，并控制步進速度為20-40mm/s，步進像素為1-5。