[发明专利]一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的装置与方法

权利要求书

1.一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的装置，其特征在于，包括激光发生系统和位于激光发生系统下方的反应容器（15），所述反应容器（15）左端设有丝杠螺母装置（6），所述丝杠螺母装置（6）的输出端安装有亚克力板（7），所述亚克力板（7）上安装有铜箔（12），所述亚克力板（7）及铜箔（12）均位于所述反映容器（15）内，所述丝杠螺母装置（6）在电机（20）的带动下可以实现将所述所述亚克力板（7）在所述反映容器（15）内竖直方向移动；所述反应容器（15）中放有石墨（13）悬浮液和磁力搅拌仪（14），所述反应容器（15）中装有去离子水；所述反应容器（15）上方固定安装有激光加工头（11），所述激光发生系统发出的激光通过全反镜（5）反射给所述激光加工头（11）。

2.根据权利要求1所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的装置，其特征在于，还包括流量调节器（21）、储液箱（22）和电泵（19），所述流量调节器（21）一端与储液箱（22）相连，另一端通过电泵（19）与反应容器（15）的进水管（17）相连，所述反应容器（15）的出水管（18）与储液箱（22）相连。

3.根据权利要求3所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的装置，其特征在于，所述激光发生系统包括高功率脉冲激光发生装置（1）和准直扩束镜（2），所述准直扩束镜（2）由聚焦透镜（3）和凹透镜（4）组成。

4.根据权利要求4所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的装置，其特征在于，所述电机（20）与数字控制器（24）连接，所述数字控制器（24）、所述高功率脉冲激光发生装置（1）、所述流量调节器（21）均与计算机（25）连接。

5.一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的方法，包括以下步骤：

S1：准备好适量的去离子水；

S2：通过反应容器（15）底部的磁力搅拌器（14）使反应容器（15）内均匀分布石墨悬浮液；通过电机（20）带动丝杠螺母装置（6）使安装有铜箔的亚克力板（7）在反应容器（15）内进行竖直方向上的移动，直至移动到合适的反应位置；

S3：打开高功率脉冲激光发生装置（1），通过计算机（25）设置激光参数，高功率激光发生装置（1）发出激光通过激光加工头（11）将激光聚焦到反应容器（15）的水平表面上，调节三维移动平台（16）使得激光焦点位于水平面上，从而激光束（26）垂直入射石墨（13）悬浮液的石墨（13）表面上；

S4：向反应容器（15）内注入去离子水；

打开电泵（19），调节流量调节器（21），使去离子水注入反应容器（15）中；

S5：数字控制器（24）控制所述三维移动平台（16）沿竖直方向进给运动，冲击一段距离后，所述三维移动平台（16）沿Y轴方向移动一个光斑距离，继续进行冲击，同时，电机（20）旋转带动亚克力板（7）竖直移动一段距离，待反应容器（15）X轴方向进给完后，重复上述步骤；关闭所有装置，将铜箔（12）取下，进行后续石墨烯薄膜转移处理。

6.根据权利要求5所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，激光的冲击间隔为5秒，X轴方向的移动距离为一个光斑距离，X轴方向冲击完后进行下一周的激光冲击处理，如此循环直至完成整个表面的冲击。

7.根据求利要求5所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，电机（20）每次旋转带动亚克力板（7）竖直移动6mm距离。

8.根据权利要求5所述的一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述流量调节器（21）控制去离子水注入反应容器（15）的流量为0.7-0.9L/s。

9.根据求利要求5-7所述的任意一种铜箔上的连续快速制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于，高功率激光发生装置（1）发出激光的激光参数为：激光波长1064nm，脉宽12ns，光斑直径2mm，激光能量1J，频率10Hz。