CN104480450A - 一种透明导电复合薄膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种透明导电复合薄膜，包括石墨烯薄膜和聚对二甲苯薄膜，所述聚对二甲苯薄膜设置在所述石墨烯薄膜的一面上。本发明的有益效果是：提供一种透明导电复合薄膜，通过聚对二甲苯薄膜对石墨烯薄膜实现支承，聚对二甲苯薄膜能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触，通过π-π耦合作用对石墨烯起到有效力学支撑作用，可明显抑制石墨烯热振动，从而稳定石墨烯电性能，大幅度提高石墨烯的使用性能。

Description

一种透明导电复合薄膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种透明导电复合薄膜。
背景技术
近年来，石墨烯作为一种全新的功能材料，其优异的物理性质引起了全世界范围的高度关注。随着石墨烯制备和应用技术的发展，各界已逐渐认识到该材料所带来的革命契机，尤其是极高的光学透过率、超高的载流子迁移率等特性，为透明导电材料的性能突破提供了全新的方向。
目前，工艺成熟并能够实现大面积制备石墨烯的方法是化学气相沉积法(CVD)。CVD法制备的石墨烯是由尺寸约数微米到数十微米的石墨烯单晶片拼接而成，众多晶界的存在大大降低了石墨烯的力学强度。另外，石墨烯是二维纳米材料，单层厚度仅0.34nm。因此，要作为透明导电材料应用，石墨烯必须通过其它透明材料支撑，从而具备一定的力学性能及可操作性。现有石墨烯支撑材料通常为玻璃或PET薄膜。二者与石墨烯间的作用力弱，间距大，石墨烯基本处于自由状态。这就导致：一方面，石墨烯得不到支撑基材有力支撑，一碰就碎；另一方面，物理吸附的掺杂剂分子受石墨烯热振动影响而从其表面解吸附，使石墨烯电性能不稳定并迅速恶化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能为石墨烯提供有效力学支承，从而稳定石墨烯电学性能的透明导电复合薄膜及其制造方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种透明导电复合薄膜，包括石墨烯薄膜和聚对二甲苯薄膜，所述聚对二甲苯薄膜设置在所述石墨烯薄膜的一面上。
本发明的有益效果是：提供一种透明导电复合薄膜，通过聚对二甲苯薄膜对石墨烯薄膜实现支承，聚对二甲苯薄膜能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触，通过π-π耦合作用对石墨烯起到有效力学支撑作用，可明显抑制石墨烯热振动，从而稳定石墨烯电性能，大幅度提高石墨烯的使用性能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述石墨烯薄膜和所述聚对二甲苯薄膜通过分子间作用力固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：聚对二甲苯薄膜能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触，起到有效的力学支承。
进一步，所述聚对二甲苯薄膜的厚度为2-100μm。
进一步，所述聚对二甲苯薄膜(3)的成分为聚对二甲苯和/或聚3-氯对二甲苯和/或聚2，5-二氯对二甲苯和/或聚氟代对二甲苯。
采用上述进一步方案的有益效果是：聚对二甲苯薄膜的厚度为2-100μm，即能保证对石墨烯薄膜起到足够的支承作用，又能避免复合薄膜的厚度过厚。
一种透明导电复合薄膜的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，在由金属生长基底和石墨烯薄膜组成的复合材料的石墨烯薄膜表面沉积聚对二甲苯；
步骤二，对表面沉积了聚对二甲苯的复合材料进行分离，分离掉金属生长基底得到石墨烯薄膜和聚对二甲苯薄膜3组成的复合薄膜。
进一步，所述步骤一中，采用室温CVD法沉积聚对二甲苯。
进一步，所述步骤一中沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为2-100μm。
进一步，所述步骤一种沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为20-50μm。
上述方法的有益效果是：聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物采用室温真空气相沉积工艺，制备过程温和，并能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触支撑；所沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物厚度均匀、致密无针孔、透明无应力，不会对石墨烯薄膜造成损伤；聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物含有与石墨烯结构相近的苯环，通过π-π耦合作用对石墨烯起到强力支撑作用，并能够进一步地稳定石墨烯电性能；聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物具有优异的力学性能，复合后石墨烯可大幅度提高石墨烯的使用性能。
附图说明
图1为本发明一种透明导电复合薄膜的结构示意图；
图2为本发明一种透明导电复合薄膜沉积聚对二甲苯前金属生长基底和石墨烯薄膜组成的符合材料的结构示意图；
图3为本发明一种透明导电复合薄膜在积聚对二甲苯薄膜后的结构示意图；
图4为本发明一种透明导电复合薄膜的制造方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、金属生长基底，2、石墨烯薄膜，3、聚对二甲苯薄膜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明所示的一种透明导电复合薄膜包括石墨烯薄膜2和聚对二甲苯薄膜3，所述聚对二甲苯薄膜3设置在所述石墨烯薄膜2的一面上。所述石墨烯薄膜2和所述聚对二甲苯薄膜3通过分子间作用力固定连接。
优选的技术方案是：所述聚对二甲苯薄膜3的厚度为2-100μm。所述聚对二甲苯薄膜3的成分为聚对二甲苯和/或聚3-氯对二甲苯和/或聚2，5-二氯对二甲苯和/或聚氟代对二甲苯。
如图4所示，一种透明导电复合薄膜的制造方法，包括以下步骤：
步骤一S01，在由金属生长基底1和石墨烯薄膜2组成的复合材料的表面沉积聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物，沉积前金属生长基底1和石墨烯薄膜2组成的复合材料如图2所示，沉积后的结构如图3所示；
步骤二S02，对表面沉积了聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的复合材料进行分离，分离掉金属生长基底1得到石墨烯薄膜2和聚对二甲苯薄膜3组成的复合薄膜，如图1所示。
进一步，所述步骤一中，采用室温CVD法沉积聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物。
进一步，所述步骤一中沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为2-100μm。
进一步，所述步骤一种沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为20-50μm。
进一步，所述步骤S02中金属基底分离方法为电解水鼓泡法。
本发明的有益效果是：提供一种透明导电复合薄膜，通过聚对二甲苯薄膜对石墨烯薄膜实现支承，聚对二甲苯薄膜能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触，通过π-π耦合作用对石墨烯起到有效力学支撑作用，可明显抑制石墨烯热振动，从而稳定石墨烯电性能，大幅度提高石墨烯的使用性能。聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物采用室温真空气相沉积工艺，制备过程温和，并能与石墨烯形成分子尺度的紧密接触支撑；所沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物厚度均匀、致密无针孔、透明无应力，不会对石墨烯薄膜造成损伤；聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物含有与石墨烯结构相近的苯环，通过π-π耦合作用对石墨烯起到强力支撑作用，并能够进一步地稳定石墨烯电性能；聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物具有优异的力学性能，复合后石墨烯可大幅度提高石墨烯的使用性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种透明导电复合薄膜，其特征在于，包括石墨烯薄膜(2)和聚对二甲苯薄膜(3)，所述聚对二甲苯薄膜(3)设置在所述石墨烯薄膜(2)的一面上。
2.根据权利要求1所述的一种透明导电复合薄膜，其特征在于，所述石墨烯薄膜(2)和所述聚对二甲苯薄膜(3)通过分子间作用力固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种透明导电复合薄膜，其特征在于，所述聚对二甲苯薄膜(3)的厚度为2-100μm。
4.根据权利要求1或2所述的一种透明导电复合薄膜，其特征在于，所述聚对二甲苯薄膜(3)的成分为聚对二甲苯和/或聚3-氯对二甲苯和/或聚2，5-二氯对二甲苯和/或聚氟代对二甲苯。
5.一种透明导电复合薄膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在由金属生长基底(1)和石墨烯薄膜(2)组成的复合材料的石墨烯薄膜(2)表面上沉积聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物；
步骤二，对表面沉积了聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的复合材料进行分离，分离掉金属生长基底(1)得到石墨烯薄膜(2)和聚对二甲苯薄膜(3)组成的复合薄膜。
6.根据权利要求5所述的一种透明导电复合薄膜的制造方法，其特征在于，所述步骤一中，采用室温CVD法沉积聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物。
7.根据权利要求5或6所述的一种透明导电复合薄膜的制造方法，其特征在于，所述步骤一中沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为2-100μm。
8.根据权利要求5或6所述的一种透明导电复合薄膜的制造方法，其特征在于，所述步骤一种沉积的聚对二甲苯和/或聚对二甲苯衍生物的厚度为20-50μm。
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