[发明专利]立式石墨烯卷对卷连续生长设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的生长设备，尤其是一种立式石墨烯卷对卷连续生长设备。

背景技术

众所周知的：石墨烯由于其超强的热稳定性、化学稳定性、机械稳定性以及高透光性和电子迁移率等优点，因而被认为是制备导电膜材料最佳的材料之一。

化学气象沉积法CVD:

CVD法是可控制备大面积石墨烯的一种最常用的方法。它的主要原理是利用平面金属作为基底和催化剂，在高温环境中通入一定量的碳源前驱体和氢气，相互作用后在金属表面沉积而得到石墨烯。

CVD管式炉：设备简单，操作容易，但是反应温度高，时间较长，耗费能量较大，受石英管式炉的直径和恒温区长度影响无法制备大面积的石墨烯；此外，由于基底材料没有压力/张力控制，薄膜生长容易形成褶皱，降低平整度。

现有技术常规的CVD管式炉生长石墨烯受石英管式炉的直径和炉体恒温区长度的影响，石墨烯生长基底尺寸有限，另外由于石墨烯生长工艺温度高，因此工艺流程为：金属箔片预处理、装样、抽真空、加热、通保护气体、通工艺气体、升温至1000摄氏度左右，保温生长、通保护气体，冷却至室温、取样。

现有的生产工艺存在如下缺点：1)效率低；2)耗能高；3)外观品质差；4)质量控制难度高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高生产效率，降低能耗，保证产品品质的立式石墨烯卷对卷连续生长设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种立式石墨烯卷对卷连续生长设备，包括真空上料室、高温工艺腔室、真空取料室、驱动装置；所述真空上料室内设置有石墨烯生长基底放料辊，所述真空取料室内设置有石墨烯基底收料辊以及收料导向辊；所述真空上料室和真空取料室均设置有真空泵；所述石墨烯生长基底放料辊以及石墨烯基底收料辊均通过驱动装置，驱动转动；所述高温工艺腔室上设置有快速加热装置；

所述高温工艺腔室设置在真空上料室与真空取料室之间；所述真空上料室位于高温工艺腔室的下端，所述真空取料室设置在高温工艺腔室的上端；所述高温工艺腔室的两端均设置有快速冷却装置；

所述真空上料室内设置有用于检测石墨烯薄膜张力的张力检测装置，所述真空取料室内设置有用于检测石墨烯薄膜线速度的速度检测装置。

进一步的，所述驱动装置包括第一驱动装置以及第二驱动装置；所述第一驱动装置与石墨烯生长基底放料辊传动连接；所述第二驱动装置与石墨烯基底收料辊传动连接。

进一步的，所述石墨烯生长基底放料辊具有的转轴穿过真空上料室，且通过离合器与第一驱动装置传动连接；所述石墨烯基底收料辊具有的转轴穿过真空取料室，且通过离合器与第二驱动装置传动连接。

进一步的，所述石墨烯生长基底放料辊的转轴与真空上料室之间设置有真空动密封装置；所述石墨烯基底收料辊的转轴与真空取料室之间设置有真空动密封装置。

优选的，所述第一驱动装置以及第二驱动装置均采用伺服电机加减速器；优选的，离合器选用磁粉离合器。

进一步的，所述真空上料室内设置有放料导向棍；石墨烯生长基底放料辊上的石墨烯薄膜依次绕过张力检测装置、放料导向棍进入高温工艺腔室。

进一步的，所述的立式石墨烯卷对卷连续生长设备，还包括处理器，所述处理器分别与张力检测装置以及第一驱动装置电连接，且所述处理器、张力检测装置以及第一驱动装置形成反馈闭环。

进一步的，所述处理器分别与速度检测装置以及第二驱动装置电连接，且所述处理器、速度检测装置以及第一驱动装置形成反馈闭环。

进一步的，所述真空取料室内的收料导向辊上设置有自然垂下与石墨烯生长基底放料辊上基底卷材连接的引导段。

进一步的，所述快速冷却装置与高温工艺腔室可拆卸连接。

本发明的有益效果是：本发明所述的立式石墨烯卷对卷连续生长设备，具有以下优点：

1、效率高：不存在频繁的开炉取样/放样，抽真空等动作，连续卷对卷生长；

2、耗能低：不存在频繁的加热/冷却过程，耗能低；

3、由于在真空上料室内设置有用于检测石墨烯薄膜张力的张力检测装置，因此能够对石墨烯薄膜的张力进行控制，从而使得产品外观品质高，避免出现褶皱；

4、由于同一卷生长基材经历的生长工艺环境相同，因此石墨烯质量批次稳定可靠。

附图说明

图1是本发明实施例中立式石墨烯卷对卷连续生长设备的结构示意图；

图2是本发明实施例中立式石墨烯卷对卷连续生长设备的侧视图；