[实用新型]一种卷对卷石墨烯薄膜生长设备

说明书

本实用新型提供了一种卷对卷石墨烯薄膜生长设备，包括：真空腔室、真空泵以及设置于所述真空腔室和真空泵之间的阀门；所述真空腔室内包括：设置于真空腔室底部的镓池，镓池内部承载有液态镓；用于向镓池内通气的进气管；由依次设置的放卷辊、转向辊和收卷辊组成的传动设备；塑料薄膜安装在放卷辊，经转向辊后，卷绕于收卷辊上；其中转向辊浸渍于液态镓中。本实用新型上述装置利用液态镓分解甲烷，塑料薄膜在镓中传动，直接在塑料薄膜表面生长石墨烯薄膜。本实用新型可以直接在塑料基底上生长石墨烯薄膜，方法简单，成本低。

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，尤其是涉及一种卷对卷石墨烯薄膜生长设备。

背景技术

作为一种集力、热、光、电等优异性能于一体的二维材料，石墨烯自2004年发现以来一直备受科学研究和工程应用的关注。由于石墨烯薄膜同时具备高电导率和柔性透明等特点，是一种理想的柔性透明电极。目前石墨烯薄膜一般通过化学气相沉积的方法制备，主要步骤为：1，在铜等金属基底表面用化学气相沉积(chemicalvapor deposition CVD)生长石墨烯薄膜。2，将石墨烯薄膜从金属基底表面转移到透明基底表面。

步骤1的CVD反应过程中，金属基底的材质一般为铜等金属，反应过程中一般需要800℃及以上高温。步骤2的转移过程，一般需要将石墨烯薄膜贴合到透明基材表面，然后用刻蚀剂腐蚀掉金属基底。

由此可知，制备一定面积的石墨烯透明电极需要消耗等面积的金属箔，而刻蚀金属基底又需要用到酸等化工原料，这使得石墨烯薄膜的成本很高。废刻蚀液的处理也是一笔不菲的费用。如果能够直接在透明基底表面生长石墨烯薄膜，则能够大幅度降低石墨烯薄膜的制备成本。

常用的透明基材包括塑料薄膜和玻璃两大类，其中塑料薄膜的应用范围更广。目前一些技术可以实现在玻璃表面直接制备石墨烯薄膜，但生长过程中一般需要600℃以上。而目前常用的塑料薄膜中，耐温性最好的聚酰亚胺薄膜，短期耐温性也低于400℃。因此，目前还没有直接在塑料基材表面制备石墨烯薄膜的技术。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种卷对卷石墨烯薄膜生长设备，本实用新型提供的卷对卷石墨烯薄膜生长设备可以在塑料基材表面制备石墨烯薄膜，成本低，工艺简单。

本实用新型提供了一种卷对卷石墨烯薄膜生长设备，包括：

真空腔室、真空泵以及设置于所述真空腔室和真空泵之间的阀门；

所述真空腔室内包括：

设置于真空腔室底部的镓池，镓池内部承载有液态镓；

用于向镓池内通气的进气管；

由依次设置的放卷辊、转向辊和收卷辊组成的传动设备；塑料薄膜安装在放卷辊，经转向辊后，卷绕于收卷辊上；其中转向辊浸渍于液态镓中。

优选的，所述真空腔室包括可以开启的舱门，用于放卷辊和收卷辊的安装和取出。

优选的，所述放卷辊和收卷辊分别位于转向辊的上部；所述收卷辊和放卷辊在转动过程中，使得卷绕在放卷辊上的塑料薄膜经过转向辊后，卷绕在收卷辊上；所述转向辊的材质为不锈钢。

优选的，所述镓池包含加热装置；所述收卷辊包含纠偏装置。

优选的，所述进气管出口设置于镓池下部，浸入液态镓液面下部。

优选的，所述塑料薄膜包括聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯中的一种或几种。

优选的，所述塑料薄膜的厚度为0.001～0.5mm。

优选的，所述传动设备的转动速度为1mm/min～500mm/min。