[发明专利]一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔装置及方法

权利要求书

1.一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔的方法，将石墨烯与碳粉均匀混合，利用激光吸附技术完成与铝基体的结合，从而得到导电良好、强度韧性好、容量大的涂碳石墨烯材料，其特征在于，

所用装置包括传送装置、清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元、计算机、机体；传送装置的传输方向上依次设有清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元，清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元安装于机体上；计算机通过电缆连接并控制传送装置、清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元；

所述清洁烘干装置包括自动铝箔刷、清洗装置、烘干吸雾装置；所述清洗装置安装于传送装置的传动轴上，清洗装置设有喷淋装置，喷淋装置位于自动铝箔刷后部；所述自动铝箔刷通过电缆与计算机相连，计算机根据铝箔表面附着油污、杂质的多少，调节辊刷柄与铝箔的距离，调节涂刷力度与涂刷速度；

所述检测单元设有进料探测器，进料探测器设有棱镜，棱镜通过电缆与计算机及激光单元相连；

所述激光单元设有激光扫描器，激光扫描器通过电缆与计算机相连；

所述涂覆单元从左至右依次设有感光辊、存储辊鼓、充电辊、定影辊；存储辊鼓设有碳粉腔与碳粉管，石墨烯与碳粉放置于碳粉腔内，碳粉通过碳粉腔下部的碳粉管均匀喷出；

具体包括如下步骤：

(1)石墨烯与碳粉的预处理：以粒度20～50nm的石墨烯粉末与粒度1～2μm的碳粉作为原料；将石墨烯粉末与碳粉分别放入真空均热炉进行加热处理，真空均热炉上下左右及中间配8～12个热电偶，真空度0.8～1.2kPa，以1～2℃/min的升温速率升温至50～80℃，保温5～10h；

(2)装载处理：将石墨烯与碳粉按照(0.8～1.2)：(3.5～4.3)的质量比装入体积为500～800ml的混合罐中并抽真空，真空度为1～2MPa；开启混料机，混料机的振动频率为300～500Hz，转速为1800～2500r/min，混料时间为10～20min，保持混料罐温度≤80～100℃；混料结束后通过自动填装设备将混合粉末装入涂有金属硒的存储辊鼓中，同时将存储辊鼓装载在涂覆单元上准备涂覆；

(3)铝箔基体的处理及检测：光箔宽800～1200cm、厚10～100μm，铝箔卷放置于铝箔卷辊槽中；首先通过开卷机将铝箔卷开卷，开卷速度为10～15m/min，开卷后通过传动装置传送至清洁烘干装置；通过自动铝箔刷对待涂碳铝箔进行清理，辊刷柄距光箔高度为0.1～1.5cm，毛刷距离光箔的距离为0.01～1.0cm；通过清洗装置对铝箔表面进行清洗处理，喷淋液体为乙醇、去离子水、表面活性剂组成的水性清洗液，喷淋流量为70-200ml/min；喷淋后的铝箔由输送装置输送至烘干吸雾装置，烘干温度为50～120℃，吹起流速为1～2l/min；通过输送装置将处理后的铝箔基体输送至涂覆单元；

(4)激光吸附喷涂：保持涂覆单元各类辊的温度为70℃～90℃，首先将要涂覆的光箔尺寸、形状参数输入计算机，由制图软件辅助完成产品的定型设计图纸，同时将处理后的光箔放入吸涂覆入口处；通过电极丝对感光鼓充电，充电的放电时间为5～120s；检测单元检测到铝箔进入涂覆入口后将信号传递给计算机主机模块，激光扫描器发射激光束，激光束照射到铝箔上使铝箔表面带有一定量的正电荷；同时激光束反射到装有石墨烯与碳粉的碳粉腔内，使碳粉混合物带上等量负电荷，由于异性电荷相互吸引，碳粉通过碳粉腔下部碳粉管均匀喷出，均匀致密地涂覆在铝箔表面；

(5)后处理及性能指标要求：将涂覆后的铝箔放入常温均热炉中，以3～5℃/min的升温速率升温至150～200℃，保温1～2h；涂覆的石墨烯及碳粉涂层厚度为20～30nm，厚差0.2～0.4％，平面度为15～20μm。

2.根据权利要求1所述的一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔的方法，其特征在于，步骤(4)所述感光鼓的光导材料选用硫化镉(CdS)、硒-砷(Se-As)或有机光导材料(OPC)；所述激光束光源为：氦-氖(He-Ne)气体激光器，其波长为632.8nm或镓砷-镓铝砷(GaAs-GaAlAs)系列，所发射出的激光束为近红外光，波长780nm。