[发明专利]石墨烯制造方法及电导体制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造石墨烯的技术，更具体地涉及一种石墨烯制造方法及电导体制造方法，利用石墨所具有的物理性质与具有粘性的各种结构体的剥离作用或转移作用，大量制造石墨烯，并从制造的石墨烯制造导电体或热导体。

背景技术

石墨烯与铜、铝等金属相比，导电性、热导率、机械强度优秀，具有光学性透明的特性。

石墨烯具有层层堆积六角形的蜂巢模样的结构。该石墨烯形成为可见光且较宽的面积，用于保持理想的特性。具有该优秀特性的石墨烯适合作为太阳能电池、半导体、原子力核聚变反应堆、蓄电池材料、显示器及手机的透明电极材料，并且，随着技术发展，其应用范围也显著扩大。

尤其，因石墨烯的导电性及透明度优秀，是作为显示器等透明电极的理想性材料。

当前制造具有较宽面积的石墨烯的技术以化学气相沉积(chemicalvapordeposition)方法为代表，但因制造费用昂贵，生产力低下，难以商业化运用。尽管如此，因通过化学气相沉积方法制造的石墨烯适合需要高导电性和可见光透过特性的显示器、手机等透明电极，从而，广泛进行适用于透明电极的研究。

另外，具有单层且较宽面积的石墨烯具有优秀的导电性，并且，也具有优秀的热导率特性。但是，因厚度薄，热容量低，因而作为释放高热量的散热材料使用存在限制。

具有石墨烯结构的石墨适合作为散热材料。石墨具有层层叠加六角形的蜂巢模样而叠加的结构，并且多为天然存在。石墨的热导率特性优秀，为用于当前电子产品的散热而广泛使用的材料。但在天然存在的石墨获取与石墨烯相同的特性时，存在大量技术难题。

为了使石墨具有接近石墨烯的散热特性，必须剥离为薄而宽的面积。具体地，为了将石墨使用为散热材料，必须将石墨粉末制造为最薄而宽的状态，利用如此制造的粉末来制造散热材料，以使具有能够适当保持发热体的温度的体积。

作为制造石墨粉末的方法，代表性为将石墨进行较细地粉碎的机械性粉碎方法，另一个方法为在高温下对石墨粉末进行氧化处理，而得到膨胀的石墨结构的化学性制造方法。但是，实情是通过该机械性粉碎方法或化学性制造方法而得到与石墨烯类似的薄而宽的石墨粉末的方法在技术上存在限制。

因通过机械性粉碎方法制造的散热材料用途的石墨粉末依赖石墨粒子大小，由此，一般与形状不规则且较细地成块的石头一样。通过机械性粉碎方法制造的石墨粉末的粒子大小一般为40μm以下。由此，机械性粉碎的石墨粉末的粒子大小较小，在涂敷该石墨粉末而成型时，具有保证高密度的优点和能够控制粒子大小适合用途的优点，但很难控制粒子的厚度即层层叠加为六角形蜂巢形状的层的厚度。并且，因高密度而存在空隙所占的比例较低的优点，但相反地，因粉末粒子之间的接触阻力大，也存在导电性或热导率变低的缺点。

在制造散热材料用途的石墨粉末时，利用氧化-还原反应的化学性制造方法剥离石墨材料时，具有生产力优秀的优点。但存在使用硫酸等对人体有害的物质的环境问题，并且，因落后的制造环境，而存在难以得到高纯度的石墨粉末的问题。

在高温下，根据化学性制造方法而氧化处理的石墨因膨胀而形成体积大且密度非常低的粉末状态，该状态的石墨粉末做薄片状使用，以用于电子产品的散热。为散热材料用途的膨胀的石墨粉末的粒子大小主要使用300μm以下。膨胀的石墨粉末在显微镜下观察时，与风箱(bellows)形状类似，以肉眼观察与棉絮类似的形状，具有较轻的特性。但是，在高温下进行氧化处理而体积发生膨胀，但与风箱(bellows)形状一样，层之间变得蓬松而生成大量的空隙。因此，因该膨胀的石墨粉末的粒子大小比粉碎的天然石墨薄而大，因而具有导电性或热导率高的效果，但因在粒子之间存在大量的空隙，发生热导率降低的现象。

另外，为了解决因膨胀的石墨粉末的大量的空隙而造成特性降低的问题，具有以较高的压力对膨胀的石墨粉末进行压缩，或将粒子较小的石墨粉末或导电性金属粉末混合于该膨胀的石墨粉末而使用的改善方案，但对于特性改善性效果不大。

最终，当前，需要一种尽可能薄而宽地剥离石墨材料，而得到与石墨烯接近的导电性和热导率特性，以使利用石墨材料而有效地制造散热材料，并且，将极大地降低导电性的热导率特性的空隙最小化的技术。

尤其，现有的机械性粉碎方法和化学性制造方法在技术难以得到与石墨烯类似的厚度薄而面积较宽的形状的石墨粉末，并且，在解决在粒子之间大量存在的空隙问题时存在限制。