包括摻雜的聚合物層的石墨烯基層疊件的制作方法
【專利摘要】公開了一種包括摻雜的聚合物層的石墨烯基層疊件。所述石墨烯基層疊件可包括：基底；石墨烯層，被設置在基底上并且包括至少一層；摻雜的聚合物層，被設置在石墨烯層的至少一個表面上并且包括有機摻雜劑。
【專利說明】包括摻雜的聚合物層的石墨烯基層疊件
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種石墨烯基層疊件，更具體地說，涉及一種包括摻雜的聚合物層的石墨烯基層疊件，該摻雜的聚合物層可控制石墨烯層的導電性并保護石墨烯基層疊件的石墨稀層。
【背景技術】
[0002]石墨烯是一種具有高導電性以及穩(wěn)定的電學特性、機械特性和化學特性的材料。石墨烯的電子遷移率是硅的約100倍高，并且電流流動速率是銅的約100倍高。因此，近來針對石墨烯的各種方面已有很多研究。
[0003]石墨烯僅由具有相對小原子重量的碳組成，因此易于被加工為一維或二維納米圖案。根據碳的各種化學鍵，石墨烯可應用于控制材料的半導電特性或導電特性，并且可應用于制造大范圍的諸如傳感器和存儲裝置的功能性裝置。
[0004]透明電極領域是石墨烯的一個市場快速增長的應用領域。由于長時間使用氧化銦錫(ITO)作為主要的透明電極材料，使得諸如銦資源枯竭和成本增加的問題已經出現(xiàn)。而且，銦是易破碎的，因此不適用于可折疊或可延展的柔性產品。由于這些原因，對于開發(fā)石墨烯作為銦的替代物，已有越來越多的需求。
[0005]然而，還沒有實現(xiàn)石墨烯的有效合成和轉移、或合適的摻雜劑，因此目前可利用的石墨烯基電極裝置不能保證令人滿意的質量和實際生產所需要的規(guī)模。

【發(fā)明內容】

[0006]技術問題
[0007]本發(fā)明提供一種包括摻雜的聚合物層的石墨烯基層疊件，該摻雜的聚合物層可控制石墨烯層的導電性并且保護石墨烯基層疊件的石墨烯層。
[0008]技術方案
[0009]根據本發(fā)明的一個方面，石墨烯基層疊件包括:基底；石墨烯層，被設置在基底上并且包括至少一層；摻雜的聚合物層，被設置在石墨烯層的至少一個表面上并且包括有機摻雜劑。
[0010]所述基底可具有透明性、柔性、延展性的特性或這些特性的組合。
[0011]所述基底可利用具有重復單元的聚合物而制造，該重復單元包括從由取代或未取代的烯基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亞胺基和取代或未取代的砜基組成的組中選擇的至少一種。所述基底可利用纖維素或包括纖維素的聚合物而制造。重復單元的數量可以在約I至約500的范圍內，在一些實施例中可以在約I至約300的范圍內。聚合物可以是均聚物或共聚物。例如，聚合物可以是均聚物。共聚物中不同重復單元的比例可以被適宜地控制為本領域中常用的范圍，例如，控制為 0.01:0.99 至 0.99:0.01 的范圍。[0012]如這里所使用的，“烯基”可以是“取代或未取代的C2~C20烯基”，例如，可以是“取代或未取代的C2~ClO烯基”。術語“取代”可以指取代有下述基團:鹵素原子、取代有鹵素原子的Cl~C20烷基(例如，CF3、CHF2、CH2F、CC13等)、羥基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼、腙、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸基或其鹽、Cl~C20烷基、C2~C20烯基、C2~C20炔基、Cl~C20雜烷基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20雜芳基或者C6~C20雜芳烷基。
[0013]如這里所使用的，“酯基”是指用-COOR表示的基團，“碳酸酯基”是指用_0C(=0)(OR)表示的基團，“酰胺基”是指用-R(^=O)NR1表示的基團，“酰亞胺基”是指用-R1C(ZO)N (R) C (=0) R2表示的基團，“砜”是指用-RSO2R1表示的基團。在這些化學式中，KR1和R2均可以獨立地為氫、Cl~ClO烷基或C6~C20芳基。
[0014]如這里所使用的，“包括纖維素的聚合物”是指包括纖維素的聚合物，并且是具有重復單元的聚合物，該重復單元包括從由取代或未取代的烯基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亞胺基和取代或未取代的砜基組成的組中選擇的至少一種。
[0015]在一些實施例中，摻雜的聚合物層的有機摻雜劑可以是離子液體，離子液體可包括由以下化學式I和/或化學式2表示的化合物:
[0016][化學式I]
[0017]
【權利要求】
1.一種石墨烯基層置件，所述石墨烯基層置件包括: 基底； 石墨烯層，被設置在基底上并且包括至少一層；以及 摻雜的聚合物層，被設置在石墨烯層的至少一個表面上并且包括有機摻雜劑。
2.根據權利要求1所述的石墨烯基層疊件，其中，所述基底具有透明性、柔性、延展性的特性或這些特性的組合。
3.根據權利要求1或2所述的石墨烯基層疊件，其中，所述基底利用具有重復單元的聚合物而制造，重復單元包括從由取代或未取代的烯基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亞胺基和取代或未取代的砜基組成的組中選擇的至少一種。
4.根據權利要求1或2所述的石墨烯基層疊件，其中，所述基底利用纖維素或包括纖維素的聚合物而制造。
5.根據權利要求1所述的石墨烯基層疊件，其中，摻雜的聚合物層的有機摻雜劑是離子液體，離子液體包括由化學式I和/或化學式2表示的化合物: [化學式I]
6.根據權利要求5所述的石墨烯基層疊件，其中，化學式I中的陽離子包括從由1，3-二甲基咪唑鎗、1,3-二乙基咪唑鎗、1-乙基-3-甲基咪唑鎗、1-丁基-3-甲基咪唑鎗、1-己基-3-甲基咪唑鎗、1-辛基-3-甲基咪唑鎗、1-癸基-3-甲基咪唑鎗、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎗和1-十四烷基-3-甲基咪唑鎗組成的組中選擇的至少一種。
7.根據權利要求5所述的石墨烯基層疊件，其中，化學式2中的陽離子包括從由1-甲基批淀鐵、1-乙基吡淀鐵、1- 丁基吡淀鐵、1-乙基_3-甲基吡淀鐵、1_ 丁基_3_甲基吡淀鐵、1-己基-3-甲基吡啶鎗和1- 丁基-3，4- 二甲基吡啶鎗組成的組中選擇的至少一種。
8.根據權利要求5所述的石墨烯基層疊件，其中，化學式I和/或2的離子液體的陰離子是有機陰離子或無機陰離子，并且包括從由Br' Cl' I-、BF4-、PF6_、C104_、N03_、AlCl4'Al2Cl7' AsF6' SbF6' CH3COO' CF3COO' CH3SO3' C2H5SO3' CH3SO4' C2H5SO4' CF3SO3' (CF3SO2) 2N-(CF3SO2)3C' (CF3CF2SO2)2N' C4F9SO3' C3F7COCT 和(CF3SO2) (CF3CO) N-組成的組中選擇的至少一種。
9.根據權利要求5至8中的任意一項所述的石墨烯基層疊件，其中，摻雜的聚合物層還包括能與所述離子液體相容的聚合物，能與所述離子液體相容的聚合物包括從由聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚偏二氟乙烯和它們的共聚物組成的組中選擇的至少一種。
【文檔編號】C01B31/02GK103890860SQ201280042456
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權日:2011年8月30日
【發(fā)明者】梁友錫, 金炯根, 金太永 申請人:電子部品研究院, 三星泰科威株式會社