[实用新型]一种辅助二维材料生长的柔性加热装置

说明书

本实用新型公开了一种辅助二维材料生长的柔性加热装置，其特征在于，包括由耐高温纤维布、高温线、热电偶和电热丝组成的加热元件与温控箱；所述加热元件由耐高温纤维布和高温线缝制成筒状安装在刚性加热装置上，所述电热丝与热电偶均固定在耐高温纤维布上，所述加热元件与温控箱结合使用实现可控加热。该辅助加热装置对实际加热环境进行精确调整，该装置加热温度覆盖范围广，加热温度：0～650℃，能够有效进行辅助调控市面上各类刚性加热设备，适用性强，有利于高效、精准控制二维材料生长，该装置材料来源广泛、设计简单有效、成本较低，对于大批量工业化生产高质量二维材料有着重要的促进意义。

技术领域

本发明属于二维材料技术领域，具体涉及一种辅助二维材料生长的柔性加热装置。

背景技术

2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Science.2004,306)从石墨上分离得到石墨烯标志着一个重要领域的兴起—二维材料(2Dmaterials)。近年来，除却石墨烯，BN、过渡金属硫属化合物(TMDs)、黑磷等二维材料因其自身独特出众的性质引起了科研界与产业界的特别关注。众多研究报道的超薄二维材料在尺寸上只有一个或几个原子层厚，层与层之间的耦合作用十分弱，由相对弱的范德瓦尔斯力结合，层内却拥有很强的平面化学键，所以层状结构能够被分离成独立的原子层，从而可以通过剥离的方法得到单层材料。单层或少层二维材料具有明显的量子限域效应，表现出与块体材料显著不同的特性，例如单层MoS2为直接带隙半导体，多层MoS2(大于等于两层)为间接带隙半导体；块体黑磷的带隙为0.3eV，单层黑磷烯的带隙为2eV。

目前制备二维材料常用的方法有溶剂热法、化学气相沉积法(CVD)和化学气相输运法(CVT)等，这些方法得到的二维材料结晶性、层数及尺寸的可控性较好，能够大规模进行材料制备。苏州大学的李彦光团队(Adv.Mater.2017,29,1702061)采用溶剂热法成功制备了一种具有分级结构的超薄VS2纳米片Jiwoong Park课题组(Nature.2015,520,7549)通过金属氧化物化学气相沉积生长出4英寸晶圆尺寸的单层二硫化钼薄膜；新加坡南洋理工大学的刘政课题组(Nature Communications.2017,8(1):394)通过添加NaCl作为高温化学气相沉积的促进剂，成功在常压条件下合成了单层和少层二硒化铌(NbSe2)；清华大学焦丽颖老师(JACS.2016,6b10414)利用化学气相输运法(CVT)合成出1T-TiSe2超薄片。

溶剂热法、化学气相沉积法(CVD)和化学气相输运法(CVT)都需要加热设备，但这些加热设备是一个刚性物件，如水热箱、箱式炉、管式炉等，加热环境往往很难二次调整，无法精确控制实际工作所需温度，这最终会影响到材料的质量。例如目前市面上出售的水热箱，整个箱体的物理空间十分巨大，但很难保证各区域温度一致，当反应釜摆放位置不一致时，得到的材料在结构和性能上往往有差异，这对于大批量生产二维材料是不利的。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种辅助二维材料生长的柔性加热装置，通过根据使用场景的不同，将各种柔性材料组装成所需的形状尺寸，对材料生长的实际加热环境进行精确调整，该装置加热温度覆盖范围广，加热温度：0～650℃，能够有效进行辅助调控市面上各类刚性加热设备，有利于高效、精准控制二维材料生长，对于大批量工业化生产高质量二维材料有着重要的促进意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种辅助二维材料生长的柔性加热装置，包括由电热丝、耐高温纤维布、高温线和热电偶组成的加热元件与温控箱；所述加热元件由耐高温纤维布和高温线缝制成筒状安装在刚性加热装置上，所述电热丝与热电偶均固定在耐高温纤维布上，所述加热元件与温控箱结合使用实现可控加热。

具体的，所述加热元件外侧设置有保温材料制作的保温层。

具体的，所述电热丝材质为FeCrAl合金、NiCr合金、FeCrNi合金中的一种。