[发明专利]一种石墨烯机械剥离设备及其剥离方法

说明书

本发明涉及石墨烯剥离技术领域，且公开了一种石墨烯机械剥离设备及其剥离方法，包括离心机台，所述离心机台的顶端中部活动安装有离心转盘，所述离心转盘的内腔中部固定套接有转筒，所述转筒的内腔上端固定套接有电离盖。本发明通过采用通气管贯通负电性气体，利用导电针造成空气电离，形成负离子，发生电晕放电现象，使其逐渐渗入石墨烯碳结构层间隙内，令石墨烯发生爆裂，分散成单层及少层石墨烯样本，再利用离心机使石墨烯发生离心运动，使得单层石墨烯被甩出，进而被筛至取样腔管内，从而实现无接触空气自动电离，避免采用传统转印而遗留胶带残片，影响实验观察，且极大的简缩了后续处理步骤，节约了累积的机械耗能。

技术领域

本发明涉及石墨烯剥离技术领域，具体为一种石墨烯机械剥离设备及其剥离方法。

背景技术

石墨烯是一种碳原子以SP²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，因其结构稳定，碳原子之间连接柔韧，从而石墨烯具有高强度的特性，此外，石墨烯还具有优异的光学、电学、力学特性，因而被广泛应用在微纳加工、能源、生物医学等重要领域。

因石墨烯具有丰富的特异性，因而引起研究领域人员的浓厚兴趣，而对于石墨烯的研究，则需要对原生石墨烯进行剥离，获取单层石墨烯，进行细致的研究观察，对于石墨烯的剥离采集，一般所采用的方式为机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等，其中机械剥离法被广泛应用在实验室研究中，最传统的机械剥离法，采用特殊胶带粘取石墨烯，再利用胶带反复对折转印，使石墨烯被层层剥离开来，而现在，常采用球磨法进行研磨剥离，利用离心高速以及滚珠碾动，再利用特异溶液及超声辅助等复杂操作，最终获得功能化石墨烯样本，对于传统机械剥离法，虽然其操作简易，但在操作过程中，石墨烯反复转印的量有限，且转印效果可控性较低，最终的石墨烯样本中易存在胶带残留，不利于实验观察，而对于现有球磨法剥离方式，因其后续步骤繁琐，石墨烯在剥离过程中耗时过久，不利于实验室进行多次的石墨烯样本研究实验，降低了样本研究的进度，且累积的机械耗能较高。

发明内容

针对背景技术中提出的现有石墨烯剥离设备在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种石墨烯机械剥离设备及其剥离方法，具备空气电离剥离石墨烯层，离心筛留单层石墨烯样本，简缩剥离步骤，优化耗能的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种石墨烯机械剥离设备，包括离心机台，所述离心机台的顶端中部活动安装有离心转盘，所述离心转盘的内腔中部固定套接有转筒，所述转筒的内腔上端固定套接有电离盖，所述电离盖的中部固定安装有通气管，所述电离盖的中部固定安装有导电针，所述转筒的外部固定安装有取样腔管。

优选的，所述转筒的形状呈圆柱体，且转筒的上端开设有一排圆孔。

优选的，所述电离盖形状呈圆柱体，且电离盖的外部直径值等于转筒的内腔直径值。

优选的，所述通气管所贯通的气体是负电性气体。

优选的，所述导电针的前端形状呈圆锥形，且均匀分布在电离盖的内腔中。

优选的，所述取样腔管的内侧腔管壁上端开设有一排圆孔，且圆孔的直径大小及其位置与转筒的上端开孔一致。

优选的，所述转筒、电离盖以及取样腔管都具有绝缘特性且表面光滑。

一种石墨烯机械剥离设备的剥离方法，包括以下操作步骤：

S1、将转筒、电离盖以及取样腔管进行清洁干燥，将需要进行剥离的石墨烯原料取出适量，倒至转筒内，将转筒安装至离心转盘中；

S2、将电离盖套入转筒内，进行旋拧闭合，接通通气管，确认通气管与电离盖连接处密封完好，待通气管确认安装无误后，开始向管道内部通负电性气体；

S3、同时开启导电针供电源，给其提供持续电流通电，待石墨烯爆裂分离一段时间后，停止通气管通气，停止导电针供电，取下电离盖；