[发明专利]一种保护基底上石墨烯层的方法和石墨烯复合材料

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯领域，尤其涉及一种保护基底上石墨烯层的方法和石墨烯复合材料。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子组成的二维平层材料，在2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Geim和Novoselov采用微机械剥离方法从石墨中获得了稳定存在的单层石墨烯，并发现石墨烯具有独特的电子能带结构，其导带和价带在倒空间狄拉克点相接，石墨烯的能带结构在费米能级附近呈线性关系。这一发现引起了国际科学界的广泛关注和重视，凭此，Geim和Novoselov获得了2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯除了具有独特的电子性质，其他方面的优异特性也渐渐被人们发现。例如，室温下，实验测量得到少层石墨烯电子迁移率可高于1.5×10⁴cm²/(V·s)，是非常优异的导电材料。在力学方面，它的力学强度在目前已知材料中最强，石墨烯的杨氏模量可高于1TPa，并且其抗断强度为42N·m^-1相当于钢的200倍。此外，石墨烯还表现出了极好的热传导性和反常量子霍尔效应。石墨烯具有的奇异性质使其迅速成为包括物理、化学、材料、生物等多个学科研究的热点材料。对石墨烯合成和性质的深入研究必将带动石墨烯在一系列相关领域的应用研究，例如，材料生长，电子器件，量子点器件，反常量子霍尔效应和传感器等等。

目前，石墨烯主要依靠范德华力附着于基底材料表面，而基底上石墨烯层在运送和储存过程中会不可避免地出现刮擦、染尘，从而导致其方阻变大，导电性下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种保护基底上石墨烯层的方法和石墨烯复合材料，本发明提供的方法可以用于保护基底上的石墨烯层。

本发明提供了一种保护基底上石墨烯层的方法，包括以下步骤：

a)、将保护膜在施加静电的条件下覆盖在石墨烯层表面，得到保护后的石墨烯层；

所述施加静电的设备为静电产生器，所述静电产生器的输出电压为1～80kV。

优选的，所述步骤a)为：

a1)、将保护膜覆盖在石墨烯层表面后，施加静电，得到保护后的石墨烯层；

或

a2)、在保护膜和/或石墨烯层表面施加静电后，将保护膜覆盖在石墨烯层表面，得到保护后的石墨烯层。

优选的，所述方法还包括：所述保护膜覆盖在石墨烯层表面后进行压合。

优选的，所述压合的压力为0.1MPa～10MPa。

优选的，所述压合温度为0～50℃。

优选的，所述压合温度为0～30℃。

优选的，所述静电产生器的输出电压为3～30kV。

优选的，所述保护膜的厚度为0.012～1mm。

优选的，所述保护膜的材料为离型纸材料、PET、PE、PVC和PP中的一种或多种。

优选的，所述保护后的石墨烯层消除静电后，撕下保护膜，得到去保护的石墨烯层。静电消除器输出电压优选为1～7kV。

本发明提供了一种石墨烯复合材料，包括依次接触的基底、石墨烯层和保护膜；

所述保护膜在施加静电的条件下覆盖在石墨烯层表面。

优选的，所述保护膜的厚度为0.012～1mm。

优选的，所述保护膜的材料为离型纸材料、PET、PE、PVC和PP中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明提供了一种保护基底上石墨烯层的方法和石墨烯复合材料。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、将保护膜在施加静电的条件下覆盖在石墨烯层表面，得到保护后的石墨烯层；所述施加静电的设备为静电产生器，所述静电产生器的输出电压为1～80kV。本发明通过在保护膜和/或石墨烯层施加一定的静电，使保护膜依靠静电力吸附在石墨烯层表面，避免了基底上的石墨烯层在运输和储存过程中出现刮擦和染尘，同时由于静电力远小于范德华力，使得保护膜在撕脱过程中不会粘附基底上石墨烯，保证了基底上石墨烯层的完好，使基底上的石墨烯层在保护前后的方阻值保持不变。为了进一步方便保护膜的剥离，本发明还可以选择通过静电消除器处理保护后的石墨烯层，消除静电，撕下保护膜。

实验结果表明，保护膜在施加一定的静电条件下覆盖在石墨烯层表面后，其在竖直放置1天时间内保护膜未向下滑移，倒置(基底面朝上)1天时间内保护膜未脱离；并且，放置30天，仍能保证保护膜与石墨烯层之间的相互贴合，撕脱保护膜后石墨烯层完好，石墨烯层的方阻未发生改变。

具体实施方式