[发明专利]石墨烯附着增强的复合导电结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种能够实现石墨烯对目标基底附着增强的石墨烯附着增强的复合导电结构及其制备方法。该石墨烯附着增强的复合导电结构包括至上而下的CVD石墨烯层、导电高分子层、目标基底；制备方法包括以下步骤：S1、在催化衬底上生成石墨烯层；S2、在石墨烯表面涂覆热塑性树脂Ⅰ，形成过渡支撑层Ⅰ；S3、表面继续涂覆热塑性树脂Ⅱ，形成过渡支撑层Ⅱ；S4、分离催化衬底，得到结构Ⅳ；S5、在目标基底上涂布导电高分子，得到结构Ⅴ；S6、结构Ⅴ从水中湿法捞取结构Ⅳ，S7、去除过渡支撑层Ⅱ；S8、去除过渡支撑层Ⅰ，从而得到复合结构Ⅶ。采用该石墨烯附着增强的复合导电结构及其制备方法，保持石墨烯完整不破损，能实现大面积石墨烯完整转移制备。

技术领域

本发明涉及石墨烯生产技术领域，尤其是一种CVD石墨烯附着增强且高平整度的大面积洁净无损转移的复合导电结构及其制备方法。

背景技术

众所周知的：石墨烯是尽十几年来发现的新型二维碳纳米材料，具有优异的力、光、电、热等方面性能，作为全新的透明导电材料而倍受业内关注。理论上的完美石墨烯，是二维连续的六元环状结构，所有碳均呈次甲基结构，无任何极性侧基。

更接近理想结构的CVD法(化学气相沉积技术)制备的高品质单层石墨烯，微观尺度含氧极性基团极少，从而宏观表现完全化学惰性；与常见目标基底附着力很差，同时表面极易受外力破坏，即使低粘力(5～20g/cm)的保护膜的贴覆与撕除操作也会使其发生严重地破坏损伤，因而无法直接使用保护膜封装。目前CVD石墨烯透明导电膜，使用表面非接触的包装盒包装运输，占用空间很大，极大地提高了存储与运输成本；同时，极易损伤的表面特性也为后端的加工应用带来了极大地困难，严重影响成品率，并极易出现功能不良，从而极大程度地限制了CVD石墨烯薄膜的实际应用领域。

目前常见的CVD石墨烯转移方法包括：

1)热塑性刚硬树脂的湿法转移，如聚甲基丙烯酸甲酯等，石墨烯能够转移完整，但干膜薄而脆，易碎，只能小尺寸操作，不适用于大面积转移；

2)热释胶带的干法转移，能够实现大面积转移，但胶膜呈固态，难以与石墨烯形成分子间的充分贴紧，且释放内应力大，转移不完整，形成大量石墨烯碎片，难以制备完整连续的石墨烯层；

3)UV胶或热熔胶固化转移，固化过程，由液态到固态，能实现完整大面积转移，但清晰复刻催化衬底的多晶纹路，表面粗糙度高，雾度大，难以满足微纳电子器件、显示、太阳能电池等透明电极的高端应用技术需求。

试验表明，经上述各种转移方法制备的CVD石墨烯导电层均表现为，用附着力专用测试胶带粘揭，显微镜观察，石墨烯几乎完全脱落，只有零星残留，宏观完全不导电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现石墨烯对目标基底明显附着增强，且具有高平整度、高透过率、低雾度的稳定复合导电结构的石墨烯附着增强的复合导电结构及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：，包括由上至下的CVD石墨烯层、实现附着增强的导电高分子层、目标基底。

本发明为了解决其技术问题还提供一种石墨烯附着增强的复合导电结构的制备方法，包括以下步骤：

S1、在催化衬底上生成具有二维连续结构的石墨烯层，得到结构Ⅰ；

S2、在结构Ⅰ的石墨烯表面涂覆薄而刚硬的热塑性树脂Ⅰ，并烘干成膜，形成保护石墨烯微观结构的过渡支撑层Ⅰ，得到结构Ⅱ；

S3、在结构Ⅱ表面继续涂覆厚而柔韧的热塑性树脂Ⅱ，并烘干成膜，形成保持膜宏观强度的过渡支撑层Ⅱ，得到结构Ⅲ；

S4、分离催化衬底，得到依次有CVD石墨烯层、过渡支撑衬底Ⅰ、过渡支撑衬底Ⅱ组成的结构Ⅳ；