本實(shí)用新型涉及一種石墨烯生產(chǎn)設(shè)備，具體地說(shuō)，是一種卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備。

背景技術(shù)：

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的一種新材料。而石墨烯薄膜生產(chǎn)方法是將含有構(gòu)成薄膜元素的氣態(tài)反應(yīng)劑或液態(tài)反應(yīng)劑的蒸汽及反應(yīng)所需其它氣體引入反應(yīng)室，在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生長(zhǎng)薄膜。

目前常用的石墨烯薄膜生產(chǎn)設(shè)備是將襯底材料放入其中，在沉底材料上生長(zhǎng)出石墨烯薄膜后，將其取出，然后再放入新的沉底材料，進(jìn)行下一次的石墨烯薄膜生長(zhǎng)。這種生產(chǎn)方式工作效率低，需要多次取放，而且由于石墨烯薄膜生長(zhǎng)需要的溫度較高，而取放時(shí)為了避免造成燙傷，需要先進(jìn)行降溫，取放完成后再升溫反應(yīng)，進(jìn)一步延長(zhǎng)了生產(chǎn)工作時(shí)間，而且反應(yīng)升溫需要較大的能源消耗，增加了生產(chǎn)成本。

為了解決上述問(wèn)題，在先專(zhuān)利《一種快速冷卻卷對(duì)卷等離子體增強(qiáng)CVD連續(xù)生長(zhǎng)爐》(公告號(hào)：CN 104988471 A)提出了一種卷對(duì)卷連續(xù)生產(chǎn)石墨烯薄膜的設(shè)備，但仍然存在較多問(wèn)題。設(shè)備需要射頻等離子體發(fā)生器，耗能大，安全系數(shù)低，銅箔在高溫下容易軟化，在爐內(nèi)下垂，而且反應(yīng)氣體無(wú)法均勻進(jìn)氣，分布不均，隨著一側(cè)輥上銅箔越來(lái)越細(xì)，另一側(cè)輥上銅箔越來(lái)越粗，在爐內(nèi)的銅箔越來(lái)越偏斜，影響銅箔與反應(yīng)氣體的接觸，降低石墨烯生長(zhǎng)質(zhì)量，而且換輥時(shí)，仍然需要停機(jī)降溫，工藝間隔時(shí)間長(zhǎng)，效率低，再次升溫耗能大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有卷對(duì)卷石墨烯生長(zhǎng)設(shè)備的各種不足，提出了一種新的卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備。

本實(shí)用新型的卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備，包括置料真空腔室、加熱真空腔室、和加熱裝置，所述置料真空腔室設(shè)置有兩個(gè)，所述加熱真空腔室位于加熱裝置內(nèi)，兩端伸出并與對(duì)應(yīng)的置料真空腔室設(shè)置的連通口相連通，所述置料真空腔室內(nèi)安裝有置料輥和輸送輔助裝置，所述輸送輔助裝置位于對(duì)應(yīng)置料輥內(nèi)側(cè)，并與連通口對(duì)齊，所述輸送輔助裝置為上下相對(duì)設(shè)置并且相互嚙合的兩個(gè)壓輥，一個(gè)置料真空腔室連接有抽真空裝置。

優(yōu)選的是，所述置料真空腔室中的置料輥和輸送輔助裝置之間安裝有輔助支撐板，所述輔助支撐板傾斜設(shè)置。

優(yōu)選的是，所述置料真空腔室內(nèi)側(cè)壁上安裝有隔熱裝置，所述隔熱裝置與連通口對(duì)齊。

優(yōu)選的是，所述隔熱裝置為片狀且間隔設(shè)置的多個(gè)隔熱反射屏，所述隔熱反射屏設(shè)置有通過(guò)口，所述通過(guò)口與連通口對(duì)齊。

優(yōu)選的是，所述置料真空腔室的連通口上設(shè)置有環(huán)形彌散腔，所述環(huán)形彌散腔位于置料真空腔室的殼體中，并與其同軸，所述環(huán)形彌散腔的內(nèi)壁周向設(shè)置有多個(gè)通氣孔，外壁設(shè)置有流通口。

優(yōu)選的是，所述加熱真空腔室內(nèi)安裝有支撐導(dǎo)軌，所述支撐導(dǎo)軌兩端分別于對(duì)應(yīng)置料真空腔室的連通口平齊。

優(yōu)選的是，所述支撐導(dǎo)軌放置在加熱真空腔室內(nèi)壁設(shè)置的支承座上，所述支撐導(dǎo)軌兩側(cè)的邊緣與對(duì)應(yīng)加熱真空腔室的內(nèi)壁之間設(shè)有流通間隙，所述支承座設(shè)有流通通道，所述流通通道一端與對(duì)應(yīng)的流通間隙相連，另一端位于支撐導(dǎo)軌下方。

優(yōu)選的是，所述支撐導(dǎo)軌兩側(cè)相對(duì)設(shè)置有限位槽，位于支撐導(dǎo)軌端部的限位槽高度由外向內(nèi)逐漸增大。

優(yōu)選的是，所述抽真空裝置包括依次相連的冷凝器、閥門(mén)和真空泵，所述冷凝器與對(duì)應(yīng)置料真空腔室相連。

優(yōu)選的是，置料輥外壁設(shè)置有固定槽，所述固定槽內(nèi)安裝有固定壓塊，所述固定壓塊一側(cè)與置料輥鉸接，另一側(cè)中安裝有鐵塊，所述固定槽槽底安裝有吸引鐵塊的磁鐵。

本實(shí)用新型的有益效果是：卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備將位于一端的置料真空腔室的銅箔通過(guò)加熱真空腔室輸送到另一端的置料真空腔室中，期間通過(guò)加熱和反應(yīng)氣體，在銅箔上生長(zhǎng)石墨烯薄膜，無(wú)須射頻等離子體發(fā)生器，節(jié)能安全。輸送輔助裝置從兩端將銅箔固定，使其不會(huì)受到對(duì)應(yīng)置料輥上銅箔粗細(xì)的影響，使加熱真空腔室內(nèi)的銅箔始終保持水平，保證其與反應(yīng)氣體充分接觸，提高石墨烯生產(chǎn)質(zhì)量。

置料輥與輸送輔助裝置之間再設(shè)置輔助支撐板，進(jìn)一步對(duì)銅箔進(jìn)行支撐，避免置料輥與輸送輔助裝置之間的銅箔發(fā)生下垂，保證通過(guò)能夠流暢進(jìn)入與輸送輔助裝置的壓輥之間，避免銅箔發(fā)生褶皺。

安裝的隔熱裝置阻擋加熱真空腔室中的熱量進(jìn)入置料真空腔室，避免置料真空腔室內(nèi)高溫，使加熱真空腔室無(wú)須降溫的情況下，就能夠打開(kāi)置料真空腔室，進(jìn)行置料輥上銅箔的回收和更換，節(jié)省工藝間隔時(shí)間，提高效率。隔熱裝置為多層結(jié)構(gòu)，隔熱效果較好。

置料真空腔室安裝環(huán)形彌散腔，工藝氣體僅在右側(cè)的環(huán)形彌散腔中先周向均勻分布，再在圓周各個(gè)位置噴入并進(jìn)入加熱真空腔室中，使氣體的通入和排出較為均勻，能夠在加熱真空腔室中能夠迅速的均勻分布，加之左側(cè)抽真空裝置，使氣體與銅箔均勻接觸，保證石墨烯薄膜能夠迅速生長(zhǎng)。工藝結(jié)束時(shí)兩側(cè)的環(huán)形彌散腔也使大量保護(hù)氣體周向噴入，形成風(fēng)幕，還能夠使加熱真空腔室中形成微正壓，減小加熱真空腔室熱量散失，保護(hù)操作者進(jìn)行置料輥上銅箔的更換，防止空氣進(jìn)入加熱真空腔室中造成氧化。

加熱真空腔室中安裝支撐導(dǎo)軌，避免加熱真空腔室中銅箔受熱軟化而下垂，使其保持水平，均勻地與工藝氣體接觸，保證石墨烯生長(zhǎng)質(zhì)量。支撐導(dǎo)軌的設(shè)置使加熱真空腔室分成上下兩部分，兩部分通過(guò)流通通道和流通間隙相連，能夠保證氣體流通，保證工藝氣體均勻分布，同時(shí)也使熱量流動(dòng)均勻，保證腔室內(nèi)溫度均一。支撐導(dǎo)軌兩側(cè)設(shè)置限位槽，容納和限制銅箔兩側(cè)邊緣，能夠進(jìn)一步減輕銅箔的振動(dòng)，而且位于支撐導(dǎo)軌端部的限位槽高度較小，限位效果好，而限位槽高度由外向內(nèi)逐漸增大，使限位槽內(nèi)的銅箔上方空間逐漸增大，保證限位槽內(nèi)的銅箔也能夠充分與反應(yīng)氣體接觸，保證銅箔上表面能夠完全進(jìn)行石墨烯生長(zhǎng)，保證生長(zhǎng)質(zhì)量，提高石墨烯的面積。

抽真空裝置設(shè)置冷凝器，避免高溫氣體損壞閥門(mén)和真空泵。置料輥設(shè)置固定槽，通過(guò)壓塊可將銅箔壓在固定槽中，可將銅箔快速纏繞和收集，拆裝容易，操作速度快，可在固定時(shí)對(duì)銅箔位置角度進(jìn)行調(diào)整，保證纏繞收集后能夠卷成筒狀，避免產(chǎn)生褶皺損壞銅箔。

附圖說(shuō)明

附圖1為卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖一；

附圖2為卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖二；

附圖3為環(huán)形彌散腔結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4為加熱真空腔室示意圖。

附圖5為置料輥示意圖。

圖中，1—置料真空腔室，2—加熱真空腔室，3—加熱裝置，4—抽真空裝置，1-1—置料輥，1-2—輸送輔助裝置，1-3—輔助支撐板，1-4—隔熱裝置，1-5—通過(guò)口，2-1—連通口，2-2—環(huán)形彌散腔，2-3—通氣孔，2-4—流通口，2-5—支撐導(dǎo)軌，2-6—支承座，2-7—流通間隙，2-8—流通通道，2-9—限位槽，4-1—冷凝器，4-2—閥門(mén)，4-3—真空泵。

具體實(shí)施方式

為了能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其它目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下，所說(shuō)明的較佳實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并非限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如下：

如圖1-5所示，該卷對(duì)卷石墨烯薄膜連續(xù)生長(zhǎng)設(shè)備包括置料真空腔室1、加熱真空腔室2、和加熱裝置3。

置料真空腔室1設(shè)置有兩個(gè)，位于加熱真空腔室2兩端。

加熱真空腔室2位于加熱裝置3內(nèi)，兩端伸出并與對(duì)應(yīng)的置料真空腔室1設(shè)置的連通口2-1相連通。

置料真空腔室1內(nèi)安裝有置料輥1-1和輸送輔助裝置1-2，輸送輔助裝置1-2位于對(duì)應(yīng)置料輥1-1內(nèi)側(cè)，并與連通口2-1對(duì)齊。

輸送輔助裝置1-2為上下相對(duì)設(shè)置并且相互嚙合的兩個(gè)壓輥，一個(gè)置料真空腔室1連接有抽真空裝置4。

兩個(gè)置料真空腔室1分別為送料真空腔室和收料真空腔室，連接抽真空裝置4的為收料真空腔室。

置料輥1-1由電機(jī)5驅(qū)動(dòng)，置料真空腔室1上設(shè)置磁流體密封裝置6，磁流體密封裝置6對(duì)傳動(dòng)進(jìn)行密封。置料輥1-1另一端對(duì)應(yīng)的置料真空腔室1側(cè)壁設(shè)置開(kāi)合門(mén)7，打開(kāi)開(kāi)合門(mén)7，即可對(duì)置料輥1-1上的銅箔進(jìn)行取出和安裝。

將新的一卷銅箔安裝到送料真空腔室中的置料輥1-1上，將銅箔的一頭從輥上抽出，送入一側(cè)輸送輔助裝置1-2的壓輥之間，然后通過(guò)連通口2-1拉入到加熱真空腔室2中，從另一個(gè)連通口2-1進(jìn)入到收料真空腔室中，最后通過(guò)收料真空腔室中輸送輔助裝置1-2的壓輥之間，纏繞到收料真空腔室內(nèi)的置料輥1-1上。

啟動(dòng)抽真空裝置4，將設(shè)備內(nèi)空氣排空。啟動(dòng)加熱裝置3，對(duì)加熱真空腔室2進(jìn)行加熱，然后從遠(yuǎn)離抽真空裝置4的一側(cè)向加熱真空腔室2中送入工藝氣體，并驅(qū)動(dòng)收料真空腔室及送料真空腔室內(nèi)的置料輥1-1，使其牽引銅箔，逐漸將銅箔從送料真空腔室中的置料輥1-1上轉(zhuǎn)移到收料真空腔室內(nèi)的置料輥1-1上。銅箔在加熱真空腔室2內(nèi)移動(dòng)的過(guò)程中，石墨烯薄膜在銅箔上生長(zhǎng)。

位于兩個(gè)輸送輔助裝置1-2之間的銅箔始終保持水平，置料輥1-1上銅箔的增加和減少，不會(huì)對(duì)其造成影響。

為了進(jìn)一步支撐銅箔，置料真空腔室1中的置料輥1-1和輸送輔助裝置1-2之間安裝有輔助支撐板1-3，輔助支撐板1-3傾斜設(shè)置，外端上翹，內(nèi)端對(duì)準(zhǔn)輸送輔助裝置1-2的兩個(gè)壓輥之間。

送料真空腔室中，剛離開(kāi)置料輥1-1的銅箔，落到輔助支撐板1-3上表面，然后進(jìn)入到輸送輔助裝置1-2的壓輥之間；同樣在收料真空腔室中，輸送輔助裝置1-2的壓輥之間的銅箔先移動(dòng)到輔助支撐板1-3上表面，然后卷曲收集到置料輥1-1上。輔助支撐板1-3支撐銅箔，避免其下垂，進(jìn)而防止銅箔行進(jìn)過(guò)程中發(fā)生褶皺。

為了便于進(jìn)行銅箔的更換，置料真空腔室1內(nèi)側(cè)壁上安裝有隔熱裝置1-4，隔熱裝置1-4與連通口2-1對(duì)齊。隔熱裝置1-4為片狀且間隔設(shè)置的多個(gè)隔熱反射屏，隔熱反射屏設(shè)置有通過(guò)口1-5，通過(guò)口1-5與連通口2-1對(duì)齊。通過(guò)口1-5和連通口2-1形成一個(gè)通道，使銅箔能夠順利通過(guò)。

隔熱裝置1-4通過(guò)各個(gè)隔熱反射屏，阻擋加熱真空腔室2中的熱量進(jìn)入到置料真空腔室1中，避免置料真空腔室1中溫度過(guò)高，打開(kāi)置料真空腔室1的艙門(mén)，即可將收料真空腔室中收集滿(mǎn)的一卷銅箔取出，也可將新的一卷銅箔放置到送料真空腔室的置料輥1-1上，無(wú)須對(duì)加熱真空腔室2進(jìn)行降溫，置料真空腔室1內(nèi)溫度不會(huì)使操作人員燙傷。

為了使進(jìn)入的氣體分布均勻，置料真空腔室1的連通口2-1上設(shè)置有環(huán)形彌散腔2-2，環(huán)形彌散腔2-2位于置料真空腔室1的殼體中，并與其同軸，環(huán)形彌散腔2-2的內(nèi)壁周向設(shè)置有多個(gè)通氣孔2-3，外壁設(shè)置有流通口2-4，加熱真空腔室2端部與對(duì)應(yīng)環(huán)形彌散腔2-2相連。

進(jìn)行石墨烯薄膜生長(zhǎng)時(shí)，抽真空后，將工藝氣體通過(guò)流通口2-4送入送料真空腔室一端的環(huán)形彌散腔2-2中，收料真空腔室上環(huán)形彌散腔2-2的流通口2-4密封。工藝氣體在環(huán)形彌散腔2-2內(nèi)周向分布后，通過(guò)各個(gè)通氣孔2-3進(jìn)入到加熱真空腔室2中，并與剛進(jìn)入的銅箔接觸，在高溫的作用下，銅箔表面生長(zhǎng)出石墨烯薄膜。

當(dāng)送料真空腔室中置料輥1-1上的銅箔全部用完后，將保護(hù)氣體通過(guò)對(duì)應(yīng)流通口2-4通入兩端的環(huán)形彌散腔2-2中，保護(hù)氣體在環(huán)形彌散腔2-2內(nèi)周向分布后，通過(guò)各個(gè)通氣孔2-3進(jìn)入到加熱真空腔室2中，在加熱真空腔室2兩端形成風(fēng)幕，同時(shí)形成正壓，阻擋空氣進(jìn)入到加熱真空腔室2內(nèi)，還能夠阻擋熱量向外輻射。此時(shí)可打開(kāi)開(kāi)合門(mén)7，將送料真空腔室的置料輥1-1上裝上新的一卷銅箔，將收料真空腔室置料輥1-1上已經(jīng)長(zhǎng)滿(mǎn)石墨烯薄膜的銅箔取出，外界的空氣不會(huì)對(duì)內(nèi)部造成影響。

為了保證銅箔在加熱真空腔室2內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行，加熱真空腔室2內(nèi)安裝有支撐導(dǎo)軌2-5，支撐導(dǎo)軌2-5兩端分別于對(duì)應(yīng)置料真空腔室1的連通口2-1平齊，可直接穿過(guò)連通口2-1進(jìn)入到置料真空腔室1中。為了保證氣體流通、熱量均勻，支撐導(dǎo)軌2-5放置在加熱真空腔室2內(nèi)壁設(shè)置的支承座2-6上，支撐導(dǎo)軌2-5兩側(cè)的邊緣與對(duì)應(yīng)加熱真空腔室2的內(nèi)壁之間設(shè)有流通間隙2-7，支承座2-6設(shè)有流通通道2-8，流通通道2-8一端與對(duì)應(yīng)的流通間隙2-7相連，另一端位于支撐導(dǎo)軌2-5下方。支撐導(dǎo)軌2-5的設(shè)置將加熱真空腔室2分成上下兩個(gè)部分，上下兩個(gè)部分能夠通過(guò)流通間隙2-7和流通通道2-8相互連通，使氣體、熱量能夠自由流通，保證整個(gè)加熱真空腔室2內(nèi)溫度均一、氣體均勻。

為了提高支撐導(dǎo)軌2-5的限位作用，支撐導(dǎo)軌2-5兩側(cè)相對(duì)設(shè)置有限位槽2-9，銅箔兩側(cè)邊緣位于限位槽2-9中。為了在保證限位效果的同時(shí)不影響石墨烯薄膜的生長(zhǎng)，位于支撐導(dǎo)軌2-5端部的限位槽2-9高度由外向內(nèi)逐漸增大。限位槽2-9高度最小的末端在支撐導(dǎo)軌2-5兩端進(jìn)一步支撐襯底材料，支撐導(dǎo)軌2-5中部的限位槽2-9高度較大，使襯底材料兩側(cè)邊緣上方具有較大的空間，反應(yīng)氣體能夠順利流入到限位槽2-9中，與銅箔上表面接觸，使銅箔整個(gè)高度方向都能夠充分與反應(yīng)氣體接觸，提高生長(zhǎng)的石墨烯薄膜的面積，增加生產(chǎn)效率。

抽真空裝置4包括依次相連的冷凝器4-1、閥門(mén)4-2和真空泵4-3，冷凝器4-1與對(duì)應(yīng)置料真空腔室1相連。抽真空時(shí)，設(shè)備內(nèi)的氣體先通過(guò)冷凝器4-1冷凝降溫，避免氣體溫度過(guò)高，直接進(jìn)入閥門(mén)4-2和真空泵4-3，造成損傷，保證設(shè)備使用壽命。

為了加快銅箔的安裝，置料輥1-1外壁設(shè)置有固定槽1-6，固定槽1-6內(nèi)安裝有固定壓塊1-7，固定壓塊1-7一側(cè)與置料輥1-1鉸接，另一側(cè)中安裝有鐵塊1-8，固定槽1-6槽底安裝有吸引鐵塊1-8的磁鐵1-9。直接拉開(kāi)固定壓塊1-7，將銅箔的端部直接裝入到固定槽1-6，然后將固定壓塊1-7放回到固定槽1-6，通過(guò)鐵塊1-8與磁鐵1-9之間的磁力，使固定壓塊1-7將銅箔壓持固定在固定槽1-6中，讓銅箔能夠快速安裝到置料輥1-1上。