[发明专利]石墨烯复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种石墨烯复合薄膜及其制备方法，其中石墨烯复合薄膜的制备方法包括将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；除去所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。本发明还提供一种石墨烯感应片，采用本发明的石墨烯复合薄膜制备而成。

技术领域

本发明属于透明导电薄膜材料领域，尤其涉及一种石墨烯复合薄膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯作为一种有独特能带结构的二维碳材料，同时具备高透过率和良好的导电性，可作为透明导电材料。石墨烯的制备方法有很多种，其中化学气相沉积法是实现透明导电材料量产的主要方法之一。化学气相沉积法主要以过渡金属及合金作为石墨烯生长的催化剂和载体，进而生长出大面积、高质量、可控层数的石墨烯。然而由于CVD法制备的石墨烯的多畴特性，以及石墨烯本征载流子浓度较低，石墨烯透明导电膜方阻偏高，无法满足实际应用需要。

目前，通常采用吸附掺杂降低石墨烯方阻，即通过掺杂质和石墨烯之间发生电荷转移，掺杂剂主要通过与石墨烯发生电子得失或通过偶极矩改变石墨烯费米能级的位置从而使石墨烯的载流子密度增加方阻降低。但掺杂剂多为小分子、且经过后续水洗、高温处理等工序，掺杂剂会发生脱附、分解等一系列变化而损失，导致石墨烯方阻上升。授权公告号CN104409177B，名称为“一种稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜规模化制备方法”的发明专利中，通过夹层结构提高石墨烯透明导电膜的掺杂效果和稳定性，首先在初始基体上的石墨烯表面或透明基体表面形成掺杂剂，然后将石墨烯、掺杂剂和透明基体进行结合，最后将石墨烯与初始基体分离，从而制备出稳定掺杂的大面积石墨烯透明导电膜。石墨烯作为掺杂剂的外层保护膜，提高掺杂的稳定性；但样品方阻较高约为500～1000Ω/□(Ω/□表示方阻的单位)，且提及的稳定性并不是高温稳定性，不能满足某些后续应用的加热、电子产品在制造过程中的工艺需求。申请公告号CN106251946A，名称为“一种复合透明导电薄膜及其制备方法”的发明专利中，利用银纳米线和石墨烯形成复合透明导电薄膜，方阻较低为5～200Ω/□、高温热稳定性也有一定的改善，满足大部分应用需求。其制备方法的步骤如下：S1.在金属衬底表面催化生长单晶子层石墨烯膜，得到结构Ⅰ；S2.提供一种透明柔性透明基底，涂布银纳米线并烘干，获得复合结构Ⅱ；S3.在复合结构Ⅱ表面继续均匀涂布液态光固化材料得到复合结构Ⅲ；S4.将复合结构Ⅲ中的液态光固化涂层与复合结构Ⅰ的石墨烯膜对准压合，复合结构Ⅳ；S5.对复合结构Ⅳ进行辐照，使液态光固化涂层转变为固态，得到复合结构Ⅴ；S6.通过电化学法剥离方法，将复合结构Ⅴ中的金属衬底分离，复合导电柔性薄膜。但存在制作工序复杂、成本较高、制备得到的复合膜厚度较厚等缺陷。此外，石墨烯与纳米银线的附着力较差，复合透明导电薄膜在后续应用的稳定性存在一定隐患。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，一方面本发明提供一种石墨烯复合薄膜的制备方法；

另一方面本发明提供一种石墨烯复合薄膜及利用所得石墨烯复合薄膜制备得到石墨烯功能片。

本发明通过以下技术方案具体实现：

在本发明的一个方面中，提供了一种石墨烯复合薄膜的制备方法，包括：

将衬底上的石墨烯与转移基体贴合，得到转移基体/石墨烯/衬底；

除去所述转移基体/石墨烯/衬底上的衬底的同时在所述石墨烯的表面引入第一掺杂剂，得到转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯；和

将所述转移基体/掺杂有第一掺杂剂的石墨烯上的石墨烯与第一目标基体贴合，并除去转移基体，得到掺杂有第一掺杂剂的石墨烯/第一目标基体。