[发明专利]一种石墨烯透明导电薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及材料合成技术领域，具体公开一种石墨烯透明导电薄膜及其制备方法和应用。所述石墨烯透明导电薄膜的制备方法包括：a、甲烷作为碳源与保护气体混合后，进行化学气相沉积反应，在基底上形成石墨烯薄膜；b、在280℃‑300℃的真空条件下使所述石墨烯薄膜与低密度聚乙烯按100:1‑1.5的质量比熔融共混，得到共混物；c、在真空条件下，将所述共混物通过物理气相沉积法制备得到所述石墨烯透明导电薄膜。本发明提供的石墨烯透明导电薄膜的制备方法解决了通过气相沉积法制得的石墨烯薄膜表面会存在一些褶皱和不连续的问题，使石墨烯和聚乙烯形成的特殊复合薄膜兼具高透明度和高导电性。

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，尤其涉及一种石墨烯透明导电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的日益革新，人们对电子智能设备的要求越来越高。触摸屏作为柔性OLED显示屏中极其重要的一部分，其基本原理是用手指或其他物体触碰安装在显示器前端的触控屏时，所触碰的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通过接口送到CPU，从而确定输入的信息。触摸屏的主流技术为电阻式触摸屏和电容式触摸屏，其核心均为ITO(氧化铟锡)导电层。该导电层的透光率高、导电性强，但由于其主要成分是氧化铟、氧化锡，其中铟是一种稀缺金属，致使ITO材料的制备成本极高。

相对于传统的铟锡氧化物薄膜，石墨烯透明导电薄膜具有导电性强、透明度高、柔韧性高、资源丰富以及成本较低的特点。且石墨烯结构稳定、薄且坚硬，是一种性能优异的导体。石墨烯主要采用化学气相沉积法制备得到，但该方法制得的石墨烯表面会存在一些褶皱和不连续。当石墨烯样品转移到柔性衬底上时会受到应力的作用，这些缺陷在触摸屏应用中将更加凸显，从而影响其电化学性能，达不到理想的电化学性能效果。目前有通过加入助剂和有机高分子材料等与石墨烯形成复合材料的方式来制备石墨烯透明导电薄膜，以克服石墨烯薄膜存在的上述缺陷，但是其制备方法复杂、周期长，且因有机高分子材料的绝缘性高，会严重影响通过化学气相沉积法制备得到的石墨烯导电薄膜的导电性。

发明内容

针对现有化学气相沉积法制备得到石墨烯透明导电薄膜存在的上述问题，本发明提供一种石墨烯透明导电薄膜及其制备方法和应用，该石墨烯透明导电薄膜解决了化学气相沉积法制备石墨烯导电薄膜会出现褶皱和不连续的问题，并达到了优异的电化学性能。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种石墨烯透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

a、甲烷作为碳源与保护气体混合后，进行化学气相沉积反应，在基底上形成石墨烯薄膜；

b、在280℃-300℃的真空条件下使所述石墨烯薄膜与低密度聚乙烯按100:1-1.5的质量比熔融共混，得到共混物；

c、在真空条件下，将所述共混物通过物理气相沉积法制备得到所述石墨烯透明导电薄膜。

相对于现有技术，本发明提供的石墨烯透明导电薄膜以石墨烯和低密度聚乙烯为原料，首先通过化学气相沉积法在基底上沉淀出石墨烯薄膜；接下来将石墨烯薄膜和低密度聚乙烯按照特定的比例在280℃-300℃的真空条件下进行熔融共混；最后采用物理气相沉积法生成复合薄膜。该复合薄膜不仅解决了通过气相沉积法制得的石墨烯薄膜表面会存在一些褶皱和不连续的问题，在纳米尺度实现了石墨烯和聚乙烯以特定的形态交替共存，有效避免了因引入绝缘材料造成的导电性降低的现象，使石墨烯和聚乙烯形成的特殊复合薄膜兼具高透明度和高导电性，将其用于制作触摸屏，可显著增加触摸屏的流畅性。

优选的，步骤a中，所述保护气体为氩气。

优选的，步骤a中，所述甲烷与所述保护气体的体积比为1:3-2:5。

优选的，步骤a中，所述化学气相沉积反应的温度为900-950℃、时间为10min-15min。

优选的，步骤a中，所述基底为单晶硅基底。