[发明专利]超光滑厚度可控大尺寸石墨烯涂层制备方法

说明书

本发明公开了超光滑厚度可控大尺寸石墨烯涂层制备方法。该方法包括：将金属基板置于氧化石墨烯水溶液中，采用电泳沉积法在金属基板上沉积氧化石墨烯胶体；对表面沉积有氧化石墨烯胶体的金属基板进行干燥，在金属基板上形成氧化石墨烯涂层；在真空干燥箱中对氧化石墨烯涂层进行高温烘烤，使氧化石墨烯还原得到石墨烯涂层；在待涂覆石墨烯涂层的目标基材表面涂布树脂，将目标基材涂布树脂的一面与金属基板具有石墨烯涂层的一面贴合并使树脂固化；将目标基材与金属基板分离，以便在目标基材表面形成石墨烯涂层。该方法工艺简单且成本低，可以制得厚度可精确控制、具有超光滑表面的大尺寸石墨烯涂层，该石墨烯涂层表面缺陷少且性能好。

技术领域

本发明属于化学领域，具体而言，涉及超光滑厚度可控大尺寸石墨烯涂层制备方法。

背景技术

石墨烯作为碳元素的二维形态，显示出了卓越的力学性能、化学稳定性和热学性能、自润滑性能以及耐磨损性能，因此石墨烯通常被用来制备加热涂层、耐腐蚀涂层以及自润滑涂层，然而，石墨烯涂层的制备工艺对石墨烯涂层的性能会产生很严重的影响。石墨烯涂层的制备是其工程应用的主要障碍之一，虽然用化学气相沉积方法可以均匀地制备出大尺寸的石墨烯薄膜，但化学气相沉积工艺对沉积设备的要求很高，并且只适用于沉积单层或者少层石墨烯，此外化学气相沉积的石墨烯薄膜在液相转移过程中会受到污染从而影响其性能，限制了石墨烯薄膜的应用。因此研究人员提出了很多基于溶液的石墨烯涂层沉积方法，包括浸渍涂布法(dip coating)、逐层掺杂法(layer by layer doping)和喷涂法(spray coating)。基于溶液的石墨烯涂层制备方法对设备要求较低，更具成本效益，但这些方法仍旧存在许多缺点，例如难以控制石墨烯涂层的厚度，并且采用这些方法制备的石墨烯涂层表面较为粗糙，而粗糙的涂层表面存在较多的缺陷，会对石墨烯涂层的耐腐蚀、耐磨损等性能产生不利影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出超光滑厚度可控大尺寸石墨烯涂层制备方法。该方法不仅工艺简单且成本低，而且通过电泳沉积及机械剥离的方法还能得到厚度可精确控制、具有超光滑表面的大尺寸石墨烯涂层，从而能够有效解决传统石墨烯涂层制备方法难以控制涂层厚度以及涂层表面粗糙的固有问题，促进石墨烯涂层的工业应用。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种超光滑厚度可控大尺寸石墨烯涂层制备方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将金属基板置于氧化石墨烯水溶液中，采用电泳沉积法在所述金属基板上沉积氧化石墨烯胶体；

(2)对表面沉积有氧化石墨烯胶体的金属基板进行干燥处理，以便在所述金属基板上形成氧化石墨烯涂层；

(3)在真空干燥箱中对所述氧化石墨烯涂层进行高温烘烤，以便使所述氧化石墨烯还原得到石墨烯涂层；

(4)在待涂覆石墨烯涂层的目标基材表面涂布树脂，将所述目标基材涂布树脂的一面与所述金属基板具有石墨烯涂层的一面贴合并使所述树脂固化；

(5)将所述目标基材与所述金属基板分离，以便在所述目标基材表面形成石墨烯涂层。