[发明专利]原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：生长石墨烯层、贴合衬底及复合膜成型；包括成型为网格状的金属箔片和该金属箔片表面的若干层石墨烯层；其中，所述石墨烯层采用化学气相沉积法生长在所述金属箔片表面。有益效果在于：消除了现有的复合功能薄膜中石墨烯与金属网格间界面结合性能差的缺陷，不仅提高了石墨烯层与金属网格贴合的牢固性，而且电接触优良，提升了综合性能表现；此外，由于刻蚀工艺成熟，刻蚀过程中不会对石墨烯层的连续性进行破坏，成品率高；最后，通过原位复合技术，简化了制备流程，提高了金属网格石墨烯复合薄膜的制备效率。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，特别是涉及一种原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜及其制备方法。

背景技术

金属网格薄膜以其可同时实现从近红外到可见光范围内宽波段的高透光率和强电磁屏蔽效能、材料和结构参数能够根据使用环境灵活调节、性能可设计性强等特性，成为功能薄膜中倍受瞩目的一种。在金属网格结构中，金属网格线实现电流的传输，线条的宽度和厚度决定金属网格的导电性；镂空部分实现光的透过，金属所占面积与薄膜总面积的比值决定金属网格的透光率。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的二维材料，仅有一个原子层厚度，其理想状态下的光学透过率为97.3％，近乎完全透明。此外，由于π电子网络的存在，石墨烯能够为电子提供良好的导电通道，常温下其电子迁移率超过15000cm²/(V·S)，而电阻率仅为10^-8Ω·m，低于铜或银等高导电金属。石墨烯所具备的电导率高、柔性好、质轻、宽波段透过(Vis-IR)、环境稳定等特点使其作为一种新兴材料在功能薄膜领域应用潜力巨大。

但是由于金属网格结构中存在大量孔洞，导致其高频电磁屏蔽性能较低。此外，目前制备的石墨烯薄膜往往存在晶界、皱褶等较多缺陷，导致其电导率和电磁屏蔽效能无法达到最佳，进一步改进石墨烯制备技术、提高石墨烯质量的难度较高。

为突破以上单一材料存在的固有问题，许多研究人员转而开始进行金属网格石墨烯复合膜的设计制备工作，但其采用的制备过程均为先制备好石墨烯薄膜与金属网格，再将其贴合在一起。在贴合过程中石墨烯和金属网格容易破裂，且获得的复合膜中石墨烯与金属网格结合力差、接触电阻大，不利于性能的提升。

综上，现有技术中存在以下不足：石墨烯薄膜与金属网格贴合后结合力差、接触电阻大，导致性能提升困难。

因此，发明人提供了一种原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜，以解决现有技术中的不足，提高金属网格石墨烯复合功能薄膜的质量和性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜，通过直接对表面生长有石墨烯的金属箔片进行选择性刻蚀，制备出的金属网格石墨烯复合功能薄膜，解决了现有技术中石墨烯薄膜与金属网格贴合后结合力差、接触电阻大、性能提升困难的问题，具有贴合牢固、电接触优良且有利于性能提升等效果。

本发明的实施例提出了一种原位复合的金属网格石墨烯复合功能薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S110、生长石墨烯层，采用化学气相沉积法在金属箔片表面沉积石墨烯，形成覆盖金属箔片表面的石墨烯层；

步骤S120、贴合衬底，将步骤S110中金属箔片生长有石墨烯层一面贴合在柔性衬底(比如PET)上；

步骤S130、复合膜成型成型，在金属箔片背向所述PET柔性衬底一面制备金属网格，即可得到金属网格石墨烯复合膜。

进一步地，所述步骤S110中，采用化学气相沉积法沉积石墨烯包括以下操作：

S111、金属箔片清洗吹干，放入化学气相沉积设备炉体中央；