一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，所述方法至少包括步驟：首先提供一金屬基底，在所述金屬基底表面依次形成有石墨烯薄膜、有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層均具有表面能或粘性；之后將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離，然后將所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼合；最后依次剝離所述聚合物框架支撐層和有機(jī)聚合物保護(hù)層。本發(fā)明利用有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層具有的合適表面能或本身粘性，兩者可以直接貼合而不需要膠粘，并在轉(zhuǎn)移后具有可無損剝離的特性同時(shí)滿足簡化、穩(wěn)定工藝并保證石墨烯薄膜的完整轉(zhuǎn)移以及金屬基底的重復(fù)利用。
【專利說明】一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料制備加工領(lǐng)域，特別是涉及一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石墨烯是一種單層碳原子以六邊形結(jié)構(gòu)排布而成的具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維材料， 自2004年首次通過微機(jī)械剝離制取以來，因其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)以及力學(xué)性質(zhì)，得到 了來自世界各地的研究人員的廣泛關(guān)注。在過去的十年中，多種方法和工藝被開發(fā)應(yīng)用于 石墨烯薄膜的制備，主要為微機(jī)械剝離法、氧化還原法、外延生長法以及金屬催化的化學(xué)氣 相沉積（CVD)法。因?yàn)榻饘俅呋疌VD法在生長大面積連續(xù)石墨烯薄膜方面存在優(yōu)勢(shì)，所以， 該方法成為現(xiàn)在石墨烯薄膜的主要生長方式。其采用金屬基底如銅、鎳等作為基底和催化 齊U，催化甲烷、乙炔等碳源的分解與沉積，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯薄膜的連續(xù)生長，獲得附著于金 屬基底上的石墨烯薄膜。在實(shí)際應(yīng)用中，通常要求石墨烯薄膜位于石英玻璃、硅、聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯等基底或者器件的功能層薄膜上，因此，如何將生長在金屬基底上的石墨烯 薄膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上至關(guān)重要。
[0003] 生長于金屬基底上的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法很多，其中使用聚合物作為保護(hù)層并 溶解金屬基底的方法是非常重要的一種方法。該方法是在生長于金屬基底上的石墨烯表 面旋涂一層聚合物支撐層，通過腐蝕溶液將金屬溶解，得到自由的聚合物/石墨烯薄膜，再 將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底。該方法是目前被研究最多的方法，有著工藝穩(wěn)定、轉(zhuǎn)移技術(shù)成熟、操 作過程較簡單等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)該方法也具有金屬基底不可重復(fù)利用性以及時(shí)間消耗長等缺 點(diǎn)。從而，電化學(xué)鼓泡這種能降低時(shí)間消耗并能同時(shí)保證金屬基底可重復(fù)利用的技術(shù)應(yīng)運(yùn) 而生。電化學(xué)鼓泡技術(shù)是在生長在金屬基底上的石墨烯表面形成一層聚合物保護(hù)層，并將 其置于電解液中與電源負(fù)極相連，采用石墨等導(dǎo)電電極置于電解液中并與電源正極相連， 利用電解水過程中在金屬基底與石墨烯之間形成的氣泡實(shí)現(xiàn)石墨烯與金屬襯底的分離，再 將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。在已有技術(shù)中，僅在石墨烯表面旋涂聚合物保護(hù)層后鼓泡轉(zhuǎn)移的 方法有著工藝不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，在轉(zhuǎn)移過程中容易造成聚合物保護(hù)膜的卷曲以及石墨烯薄膜 的破裂。而CV sar J. Lockhart de la Rosa提出的在聚合物保護(hù)層外再附加聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯（PET)支撐框架的方法雖能提高轉(zhuǎn)移過程的工藝穩(wěn)定性，但僅能轉(zhuǎn)移框架內(nèi)部 的石墨烯，而未能實(shí)現(xiàn)石墨烯薄膜的完整轉(zhuǎn)移。同時(shí)，該方法中的PET與下層聚合物保護(hù)層 之間采用膠粘的方式，需要通過滴加在液體中還具有粘性的聚合物液滴（如聚甲基丙烯酸 甲酯PMMA)的方式實(shí)現(xiàn)PET與下層聚合物保護(hù)層的貼合，工藝過程較繁瑣。
[0004] 因此，本發(fā)明針對(duì)上述問題，擬引入新材料，利用其合適表面能或本身粘性，可以 直接與下層聚合物材料貼合而不需要膠粘，并在轉(zhuǎn)移后可無損剝離的特性，以期能夠同時(shí) 滿足簡化、穩(wěn)定工藝并保證石墨烯薄膜的完整轉(zhuǎn)移以及金屬基底的重復(fù)利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方 法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中支撐框架和聚合物保護(hù)層之間需要滴加粘性液滴來增強(qiáng)貼合力 度，并且石墨烯后續(xù)不能完整轉(zhuǎn)移等問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，所述 石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法至少包括步驟：
[0007] 1)提供一金屬基底，在所述金屬基底表面依次形成有石墨烯薄膜、有機(jī)聚合物保 護(hù)層和聚合物框架支撐層，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層均具有表面能或粘 性；
[0008] 2)將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離，然后將所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼合； [0009] 3)依次剝離所述聚合物框架支撐層和有機(jī)聚合物保護(hù)層。
[0010] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述金屬基底為的材料為 Au、Co、Pt、Pd、Ir、Ru、Ni、Cu中的一種或多種的合金材料、或鍍有以上金屬材料的金屬箔。 [0011] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層選自 聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、透明氟樹脂、聚二甲基硅氧烷中的 一種。
[0012] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，采用浸漬提拉、旋涂、刮刀、 噴涂、濕涂、絲網(wǎng)印刷、滾輪涂布或板式涂布中的一種工藝來制備所述有機(jī)聚合物保護(hù)層。
[0013] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述工藝中，采用苯甲醚、氯 苯、氯仿、二氯甲烷或三氯甲烷中的一種作為溶劑溶解所述有機(jī)聚合物保護(hù)層形成工藝漿 料。
[0014] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述工藝中，需要進(jìn)行熱處 理以實(shí)現(xiàn)所述有機(jī)聚合物保護(hù)層的固化。
[0015] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層厚度 為300?800納米。
[0016] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述聚合物框架支撐層包括 熱剝離膠帶或者聚二甲基硅氧烷。
[0017] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述聚合物框架支撐層厚度 為0. 1?5毫米。
[0018] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，采用裁剪工藝制備所述聚合 物框架支撐層。
[0019] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述聚合物框架支撐層的框 架形狀與所述金屬基底一致，邊框外沿與金屬基底邊緣對(duì)齊，框架邊寬范圍為1?10毫米。
[0020] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟2)中采用電化學(xué) 鼓泡法將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離。
[0021] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟2)中將石墨烯薄 膜與目標(biāo)襯底貼合的步驟具體包括：
[0022] 2-1)用超聲清洗所述目標(biāo)襯底，并將剝離獲得的包括石墨烯薄膜的整體結(jié)構(gòu)置于 所述目標(biāo)襯底上，去離子水清洗，再自然晾干；
[0023] 2-2)進(jìn)行熱處理，使所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底之間的結(jié)合力增強(qiáng)。
[0024] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案，所述步驟2-1)中自然晾干 的時(shí)間范圍為0. 1?3小時(shí)。
[0025] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案所述步驟2-2)中加熱溫度為 90?180°C，加熱時(shí)間為5?30分鐘。
[0026] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案所述步驟3)中采用機(jī)械剝離 的方法剝離所述聚合物框架支撐層，在進(jìn)行熱處理后趁熱將所述聚合物框架支撐層取下。
[0027] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案所述步驟3)中采用有機(jī)溶劑 溶解和/或還原性氣氛下退火的方式來剝離所述有機(jī)聚合物保護(hù)層。
[0028] 作為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的一種優(yōu)選方案所述有機(jī)溶劑選自丙酮、乙 酸、甲苯、氯苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、甲基乙基甲酮、乙酸丁酯、二氧雜環(huán)乙 烷、正己烷、環(huán)己烷、二甲基甲酰胺中的一種。
[0029] 如上所述，本發(fā)明的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，具有以下有益效果：本發(fā)明以金屬基 底上石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移為研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，在現(xiàn)有電化學(xué)鼓泡法的基礎(chǔ) 上引入自身具有粘性且不損壞有機(jī)聚合物保護(hù)層的可剝離聚合物框架支撐層，從而在提高 電化學(xué)鼓泡法工藝穩(wěn)定性且降低現(xiàn)有技術(shù)工藝繁瑣度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)石墨烯薄膜的完整轉(zhuǎn) 移從而保證石墨烯的利用率。該方法不僅保留了電化學(xué)鼓泡法相對(duì)于傳統(tǒng)溶解基底法的節(jié) 約時(shí)間、金屬基底可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，并且也同時(shí)解決了現(xiàn)有鼓泡法技術(shù)中存在的工藝不 穩(wěn)定與石墨烯無法完整轉(zhuǎn)移的問題。該技術(shù)方案的改進(jìn)，對(duì)石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移以及應(yīng)用具 有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法的流程示意圖。
[0031] 圖2?圖4顯示為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法步驟1)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖5?圖6顯示為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖7?圖8顯示為本發(fā)明石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 元件標(biāo)號(hào)說明
[0035] 101 金屬基底
[0036] 102 石墨烯薄膜
[0037] 103 有機(jī)聚合物保護(hù)層
[0038] 104 聚合物框架支撐層
[0039] 105 目標(biāo)襯底

【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0041] 請(qǐng)參閱附圖1至圖8。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0042] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，所示石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方 法至少包括以下步驟：
[0043] S1，提供一金屬基底，在所述金屬基底表面依次形成有石墨烯薄膜、有機(jī)聚合物保 護(hù)層和聚合物框架支撐層，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層均具有表面能或粘 性；
[0044] S2,將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離，然后將所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼 合；
[0045] S3,依次剝離所述聚合物框架支撐層和有機(jī)聚合物保護(hù)層。
[0046] 下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法做詳細(xì)的介紹。
[0047] 首先執(zhí)行步驟S1，如圖2?圖3所示，提供一金屬基底101，在所述金屬基底101 表面依次形成有石墨烯薄膜102、有機(jī)聚合物保護(hù)層103和聚合物框架支撐層104,所述有 機(jī)聚合物保護(hù)層103和聚合物框架支撐層104均具有表面能或粘性。
[0048] 所述金屬基底101可以是的材料為Au、Co、Pt、Pt、Pd、Ir、Ru、Ni、Cu中的一種或多 種的合金材料、或鍍有以上金屬材料的其他金屬箔。當(dāng)然，也可以是其他合適的催化基底， 在此不限。本實(shí)施例中，采用銅箔作為金屬催化基底。
[0049] 可以采用化學(xué)氣相沉積（CVD)方法來制備石墨烯薄膜102,具體過程為：將銅箔放 入燒杯中，依次用去離子水、丙酮、乙醇超聲清洗；將清洗完后的銅箔放入乙酸中浸泡，取出 后用去離子水清洗，N 2吹干；隨后將銅箔放入到管式爐上的石英管中，抽真空；通入H2，流量 選取為30?lOOsccm，同時(shí)升溫至900?1100度；等溫度穩(wěn)定后通入CH 4，流量選取為0. 1? 5sCCm，時(shí)間0. 5?lOmin ;降溫后取出長滿石墨烯的銅箔，如圖2所示?？梢钥吹剑~箔的 上下表面生長有石墨烯薄膜102,我們只需要選取其中一個(gè)表面上的石墨烯薄膜102作為 研究對(duì)象即可。
[0050] 本實(shí)施例中可以采用旋涂的方式制備所述有機(jī)聚合物保護(hù)層103,當(dāng)然，在其他實(shí) 施例中也可以采用浸漬提拉、噴涂、絲網(wǎng)印刷等合適的工藝來制備所述有機(jī)聚合物保護(hù)層 103。采用旋涂的方法制備有機(jī)聚合物保護(hù)層103的具體過程為：先將聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)溶解在溶劑（苯甲醚、氯苯、氯仿、二氯甲烷或三氯甲烷中的一種）中，形成漿料，之 后在所述石墨烯薄膜102表面旋涂一層PMMA漿料，PMMA濃度為10?90mg/ml，旋涂轉(zhuǎn)速為 3000?9000rmp，旋涂時(shí)間為10?150s ;將旋涂完的銅箔放入到烘箱中烘烤以固化PMMA， 如圖3所示，獲得的PMMA有機(jī)聚合物保護(hù)層103厚度在300?800納米范圍內(nèi)。在其他實(shí) 施例中，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層103還可以是環(huán)氧樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、透明氟樹 月旨、聚_甲基娃氧燒等的一種。
[0051] 可以裁剪的方法形成所述聚合物框架支撐層104,其具體過程為：首先選擇厚度 為0. 1?5毫米的聚二甲基硅氧烷（PDMS)膜，將其剪成與銅箔類似的形狀，并將中間部分 去除，形成方框，方框的外沿與銅箔的邊緣對(duì)齊，框架邊寬1?10毫米；將方框貼合在銅箔 上，輕輕按壓，保證貼合，如圖4所示，所獲得的聚合物框架支撐層104的厚度在0. 1?5毫 米范圍內(nèi)。
[0052] 需要說明的是，所選擇的有機(jī)聚合物保護(hù)層103和聚合物框架支撐層104的材料 要求具有合適的表面能以及本身要具有一定的粘性，以使兩者在貼合時(shí)可以有很好的粘附 性，并且還要求兩者在后續(xù)剝離時(shí)能夠容易分開。另外，有機(jī)聚合物保護(hù)層103和聚合物框 架支撐層104不能同時(shí)選擇同一種材料。
[0053] 然后執(zhí)行步驟S2,如圖5和圖6所示，將所述石墨烯薄膜102與金屬基底101剝 離，然后將所述石墨烯薄膜102與目標(biāo)襯底105貼合。
[0054] 可以采用電化學(xué)鼓泡法剝離石墨烯薄膜102與金屬基底101，具體過程為：將步驟 S1制得的結(jié)構(gòu)與電源負(fù)極相連，選取Pt與電源正極相連，整體置于0. 5?5M NaOH電解液 中，形成閉合回路，調(diào)節(jié)電壓和電流，使得所產(chǎn)生氣泡將附著在由框架支撐的有機(jī)聚合物保 護(hù)膜上的石墨烯薄膜整體結(jié)構(gòu)與銅箔分離，如圖5所示。
[0055] 所述石墨烯薄膜102與目標(biāo)襯底105貼合的步驟具體包括：選取表層為二氧化硅 的硅片或石英玻璃等作為目標(biāo)襯底105,用超聲清洗所述目標(biāo)襯底105,并將剝離獲得的包 括石墨烯薄膜102的整體結(jié)構(gòu)從電解液中輕輕撈起置于清洗干凈的所述目標(biāo)襯底105上， 再用去離子水清洗，將清洗后的整體結(jié)構(gòu)撈出，置于室溫下0. 1?3h，直至水全部揮發(fā)，自 然晾干；之后將該結(jié)構(gòu)置于90?180度烘箱中烘烤5?30分鐘，使所述石墨烯薄膜102與 目標(biāo)襯底101之間的結(jié)合力增強(qiáng)。獲得的結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0056] 最后執(zhí)行步驟S3,如圖7和圖8所示，依次剝離所述聚合物框架支撐層104和有機(jī) 聚合物保護(hù)層103。
[0057] 采用機(jī)械剝離的方法剝離所述聚合物框架支撐層104,在進(jìn)行步驟S2的熱處理后 趁熱將所述聚合物框架支撐層104直接取下即可，如圖7所示。
[0058] 剝離聚合物框架支撐層104后，將其泡入丙酮中去除有機(jī)聚合物保護(hù)層103PMMA， 隨后獲得位于目標(biāo)襯底105上的石墨烯薄膜102,如圖8所示。也可以用還原性氣氛下退火 的方式去除有機(jī)聚合物保護(hù)層103。當(dāng)然，亦可以采用有機(jī)溶劑溶解和還原性氣氛下退火兩 種方式結(jié)合的方法來去除有機(jī)聚合物保護(hù)層103,即先將其泡入丙酮中去除有機(jī)聚合物保 護(hù)層103PMMA而后在還原性氣氛下退火以除去有機(jī)聚合物保護(hù)層103的殘余物。
[0059] 所述有機(jī)溶劑除了可以選丙酮之外，還可以選自乙酸、甲苯、氯苯、甲苯、二甲苯、 二氯甲烷、三氯甲烷、甲基乙基甲酮、乙酸丁酯、二氧雜環(huán)乙烷、正己烷、環(huán)己烷、二甲基甲酰 胺中的一種。
[0060] 綜上所述，本發(fā)明提供一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，所述方法包括：首先提供一金 屬基底，在所述金屬基底表面依次形成有石墨烯薄膜、有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支 撐層，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層均具有表面能或粘性；之后將所述石墨 烯薄膜與金屬基底剝離，然后將所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼合；最后依次剝離所述聚合 物框架支撐層和有機(jī)聚合物保護(hù)層。本發(fā)明利用有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層 具有的合適表面能或本身粘性，兩者可以直接貼合而不需要膠粘，并在轉(zhuǎn)移后具有可無損 剝離的特性同時(shí)滿足簡化、穩(wěn)定工藝并保證石墨烯薄膜的完整轉(zhuǎn)移以及金屬基底的重復(fù)利 用。
[0061] 所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0062] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法至少包括步 驟： 1) 提供一金屬基底，在所述金屬基底表面依次形成有石墨烯薄膜、有機(jī)聚合物保護(hù)層 和聚合物框架支撐層，所述有機(jī)聚合物保護(hù)層和聚合物框架支撐層均具有表面能或粘性； 2) 將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離，然后將所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼合； 3) 依次剝離所述聚合物框架支撐層和有機(jī)聚合物保護(hù)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述金屬基底的材料 為Au、Co、Pt、Pd、Ir、Ru、Ni、Cu中的一種或多種的合金材料、或鍍有以上金屬材料的金屬 箔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述有機(jī)聚合物保護(hù) 層選自聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、透明氟樹脂、聚二甲基硅氧 烷中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：采用浸漬提拉、旋涂、 刮刀、噴涂、濕涂、絲網(wǎng)印刷、滾輪涂布或板式涂布中的一種工藝來制備所述有機(jī)聚合物保 護(hù)層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述工藝中，采用苯甲 醚、氯苯、氯仿、二氯甲烷或三氯甲烷中的一種作為溶劑溶解所述有機(jī)聚合物保護(hù)層形成工 藝楽料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述工藝中，需要進(jìn)行 熱處理以實(shí)現(xiàn)所述有機(jī)聚合物保護(hù)層的固化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述有機(jī)聚合物保護(hù) 層厚度為300?800納米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述聚合物框架支撐 層包括熱剝離膠帶或者聚二甲基硅氧烷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述聚合物框架支撐 層厚度為0.1?5毫米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：采用裁剪工藝制備所 述聚合物框架支撐層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述聚合物框架支撐 層的框架形狀與所述金屬基底一致，邊框外沿與金屬基底邊緣對(duì)齊，框架邊寬范圍為1? 10毫米。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟2)中采用 電化學(xué)鼓泡法將所述石墨烯薄膜與金屬基底剝離。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟2)中將石 墨烯薄膜與目標(biāo)襯底貼合的步驟具體包括： 2-1)用超聲清洗所述目標(biāo)襯底，并將剝離獲得的包括石墨烯薄膜的整體結(jié)構(gòu)置于所述 目標(biāo)襯底上，去離子水清洗，再自然晾干； 2-2)進(jìn)行熱處理，使所述石墨烯薄膜與目標(biāo)襯底之間的結(jié)合力增強(qiáng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟2-1)中自 然晾干的時(shí)間范圍為0. 1?3小時(shí)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟2-2)中加 熱溫度為90?180°C，加熱時(shí)間為5?30分鐘。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟3)中采用 機(jī)械剝離的方法剝離所述聚合物框架支撐層，在進(jìn)行熱處理后趁熱將所述聚合物框架支撐 層取下。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述步驟3)中采用 有機(jī)溶劑溶解和/或還原性氣氛下退火的方式來剝離所述有機(jī)聚合物保護(hù)層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑選自 丙酮、乙酸、甲苯、氯苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、甲基乙基甲酮、乙酸丁酯、二氧 雜環(huán)乙烷、正己烷、環(huán)己烷、二甲基甲酰胺中的一種。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK104192833SQ201410410144
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】方小紅, 蔡偉, 王聰, 楊立友, 陳小源 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海高等研究院