[发明专利]一种石墨烯或氧化石墨烯薄膜的转移方法

说明书

技术领域

本发明属于功能薄膜技术领域，涉及一种石墨烯薄膜的转移方法，具体说是将石墨烯薄膜从制备基片转移到目标基片上的一种方法。

背景技术

1907年Badeker等利用溅射法制备出CdO透明导电薄膜(Transparentconducting films，TCFs)。TCFs的研究经历了60年代的ITO(Sn掺杂的In2O3基薄膜)、70年代的透明导电多层膜和80年代掺杂的ZnO。近年来随着科技的进步和新材料的发现，出现了新型的碳纳米管TCFs、石墨烯TCFs。2004年石墨烯被成功制备后，相比于目前工业上广泛使用的ITO、FTO(F掺杂的SnO₂基薄膜)和AZO(Al掺杂的ZnO基薄膜)材料，具有透光率高(理论值为97.5％)、柔韧性好、耐久性高、资源丰富等特点被迅速引入到功能薄膜领域中。

石墨烯薄膜的制备方法主要有化学气相沉积法，真空抽滤法、旋涂法、自组装等。由于大量研究表明单层石墨烯λ＝300-2500nm光谱范围内，其带间吸收只有2.3％。多层石墨烯的不透光率随其层数的增加而增加，每一层约增加2.3％的不透明度。室温下载流子的迁移率可达15000cm²/Vs以上，同时常温下可观察到量子霍尔效应。由于石墨烯其独特的光电特性决定了石墨烯薄膜可应用于场致发光器件、平面液晶显示、有机发光二极管、染敏化太阳能电池、传感器、智能窗等领域。

目前国内外在运用柔性基片进行成膜后，从制备基片转移到目标基片普遍采用化学法，其工艺过程是先施加压力一段时间，接着采用溶解掉原石墨烯薄膜的柔性基片材料，最后在用有机溶剂对薄膜进行数次的冲洗。该方法虽能有效的实现薄膜的转移，但其工艺过程复杂费时，同时引入了有机杂质影响薄膜的性能，尤其在运用大量的有机溶剂的过程中，不仅浪费了资源，而且会对人体和环境造成伤害。难以满足工业化大规模制备的需求。同时，也有人采用将薄膜连同柔性基片一起置于45℃真空干燥箱中干燥24小时，然后将薄膜从柔性基板上揭下，在进行转移。该方法转移周期过长，而且在揭膜的过程中对技术要求比较高。同样难以满足工业化大规模制备的需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、重现性好、不引入杂质、不使用有机物质的石墨烯或氧化石墨烯薄膜的转移方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据吸附分子与固体表面的作用力的性质不同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附。在吸附过程中没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，产生的吸附只是范德华引力，称为物理吸附。而化学吸附中，吸附分子和固体表面发生了化学反应，其作用力和化合物中原子间的作用力相似。经浓硫酸和双氧水处理过的玻璃、PET等基板表面使其表面带上-OH，而氧化石墨烯和还原不充分的氧化石墨烯片层边缘带有-COOH，-OH可以和-COOH发生酯化反应，使得基板和石墨烯薄膜通过化学键相联，而石墨烯薄膜与制备柔性基片之间只是简单的物理吸附。由于化学键力要远大于范德华力，从而实现了石墨烯薄膜的有效转移。同时，硅酸盐作为目标基板时，氧化石墨烯带负电，而大部分硅酸盐表面容易带正电。如玻璃的分子结构比较特别，它对电子的束缚能力(吸引力)很弱，当玻璃与其他物质接触并摩擦时，其他吸引电子能力较强的物质的分子就会把玻璃表面分子的电子夺走，使其带上了正电。异号电荷相互吸引也有利于石墨烯薄膜的转移。

一种石墨烯或氧化石墨烯薄膜的转移方法，将石墨烯或氧化石墨烯薄膜从柔性基片转移到目标基片上，该方法包括以下步骤：

(1)对目标基片进行去污、干燥处理，备用；

(2)对经步骤(1)处理的目标基片进行活化处理，使目标基片的表面带上羟基；

(3)在真空抽滤装置中，在柔性基片的一侧上形成薄膜；

(4)在潮湿的气氛中，将柔性基片具有薄膜的一侧在30s内平铺在目标基片上；

(5)用毛刷挤压柔性基片没有薄膜的一侧，排除薄膜和目标基片之间的气泡；

(6)待薄膜未干时，用挤压机迅速挤压柔性基片与目标基片，使薄膜和目标基片充分接触；

(7)用手或镊子将柔性基片缓慢揭掉，即将薄膜由柔性基片转移到目标基片上。

所述的目标基片为玻璃基片或PET基片。

所述的柔性基片为聚偏氟乙烯膜或水系混纤膜。

步骤(1)所述的干燥处理的条件为：40～60℃的温度下干燥4～6min。