本發(fā)明屬于石墨烯領(lǐng)域，具體而言涉及一種規(guī)?；D(zhuǎn)移石墨烯的方法，該方法可連續(xù)化工業(yè)化且潔凈無損地轉(zhuǎn)移石墨烯。
背景技術(shù)：
石墨烯（Graphene）是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。2015年石墨烯發(fā)現(xiàn)之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。
石墨烯的制備方法主要有機械剝離、化學剝離、還原石墨烯氧化物、外延生長、在金屬上面CVD化學氣相沉積生長等方法，其中化學氣相沉積法（CVD）是制備大面積石墨烯透明導電薄膜等的主要方法，目前，在銅箔上面生長石墨烯是被認為最有潛力大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯透明導電薄膜的方法。
化學氣相沉積法的石墨烯轉(zhuǎn)移是一個關(guān)系到最終性能的重要步驟，目前存在的轉(zhuǎn)移方法主要有PMMA轉(zhuǎn)移、熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移、膠體貼合直接轉(zhuǎn)移等方法在規(guī)模化工業(yè)化生產(chǎn)過程中都會出現(xiàn)許多問題，如刻蝕銅箔造成成本上升，比如無法規(guī)模化自動化轉(zhuǎn)移，采用膠體貼合直接轉(zhuǎn)移的方法轉(zhuǎn)移的樣品，會將銅箔表面的形貌完全復制，從而造成很大的霧度，從而降低了透明導電薄膜的透光率，另外膠體本身也會造成一定的透光率損失。
傳統(tǒng)的石墨烯轉(zhuǎn)移方法中，第一種是采用PMMA轉(zhuǎn)移法，即采用PMMA旋涂于石墨烯/銅箔表面成膜，然后去除銅箔，清洗、烘干后轉(zhuǎn)移至目標基體（一般為PET、PEN、玻璃等）的方法，這種方法能將石墨烯很完整地轉(zhuǎn)移至目標基體，方塊電阻小，缺陷小，另外，PMMA易于清洗，可以得到較干凈的石墨烯界面。缺點是此種方法不太適合大規(guī)模生產(chǎn)，特別是清洗和轉(zhuǎn)移至目標基體的過程，需要耗費大量的人力。
第二種方法時熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移方法或者類似于熱釋放膠帶的低粘附力膠帶轉(zhuǎn)移方法，其一般過程為，將石墨烯/銅箔與膠帶壓合，然后去除銅箔，清洗，烘干，將膠帶/石墨烯層壓合于目標基底上，再通過加熱、加壓、去靜電等方法將膠帶的粘附力消除，然后撕去膠帶。這種方法的優(yōu)點是方便快捷，可以輕易的大規(guī)模生產(chǎn)，而缺點是轉(zhuǎn)移的石墨烯質(zhì)量較差，電阻較大，完整性差，這主要是因為銅箔表面的粗糙度較大，坑洼不平，膠帶與石墨烯/銅箔壓合時有許多地方膠帶未能很好的粘合，導致轉(zhuǎn)移的石墨烯出現(xiàn)很多撕裂。
第三種方案是采用膠黏劑直接轉(zhuǎn)移，其過程為，在銅箔/石墨烯基體上面涂覆一層透明膠黏劑如光固膠、熱固膠、熱熔膠等再直接貼合目標基體，形成銅箔/石墨烯/透明膠黏劑/目標基體的結(jié)構(gòu)，然后去除銅箔，就得到了目標基體/透明膠黏劑/石墨烯的三層結(jié)構(gòu)透明導電薄膜。這種方法優(yōu)點與第二種方法一樣方便快捷，可以輕易的大規(guī)模生產(chǎn)。而缺點是由于制備石墨烯的銅箔粗糙，這種方法轉(zhuǎn)移的石墨烯面完全復制了銅箔表面的形貌，導致其霧度較大，另外透明膠黏劑本身還會有一定的透光率損失，所以使得其透光率較差。
因此，石墨烯的大面積工業(yè)化連續(xù)化轉(zhuǎn)移既需要方便快捷的轉(zhuǎn)移方式，又需要有低電阻、高透光率、低霧度的性能，但目前的方案均存在一定的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種規(guī)模化轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，本發(fā)明能夠潔凈無損地轉(zhuǎn)移石墨烯，在轉(zhuǎn)移過程中不會對石墨烯造成損傷，能使得到的石墨烯的性能更高、質(zhì)量更高。并且，可全程實現(xiàn)卷對卷連續(xù)化生產(chǎn)，具有工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的能力，方便快捷，操作性強，在生產(chǎn)過程中可大幅度的提高效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種規(guī)模化轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）將帶有防粘層的粘性可溶解膜貼合到銅箔的石墨烯上，得到銅箔/石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)；
（2）分離銅箔，得到石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)；
（3）將石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層與目標基底貼合，得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)；
（4）揭下防粘層，得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜的結(jié)構(gòu)；
（5）溶解粘性可溶解膜，得到附著于目標基底上的石墨烯，完成轉(zhuǎn)移。
所述粘性可溶解膜為熱釋膠、光敏膠、熱熔膠、壓敏膠或反應(yīng)膠。
所述步驟（1）中的粘性可溶解膜通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式貼合在石墨烯上，貼合溫度為100—120℃。
所述步驟（3）中石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式與目標基底貼合，貼合溫度為100—120℃。
所述防粘層為離型膜或保護膜，其剝離力小于5g/cm2。
所述步驟（5）中使用溶劑以清洗的方式溶解粘性可溶解膜，溶解時需加熱溶劑至40—60℃。
采用本發(fā)明的優(yōu)點在于：
一、本發(fā)明中，由于粘性可溶解膜具有很好的柔性或者是高溫下具有流動性，因此，能夠很好地與石墨烯貼合，特別是銅箔的晶界、銅箔表面重構(gòu)形成的溝道等細微結(jié)構(gòu)都能很好的填充進膠膜，使得石墨烯與膠膜無縫貼合，最終能夠潔凈無損地轉(zhuǎn)移石墨烯，在轉(zhuǎn)移過程中不會對石墨烯造成損傷，能使得到的石墨烯的結(jié)構(gòu)完整、性能更高、質(zhì)量更高。本發(fā)明轉(zhuǎn)移時能夠完全溶解掉粘性可溶解膜，使得石墨烯表面更加潔凈，這使得石墨烯在電子器件中有更廣泛的應(yīng)用潛力，并且透光率更高。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)本發(fā)明轉(zhuǎn)移后的石墨烯具有低電阻和低透光率的性能，其方塊電阻可低至450Ω/□，其透光率可低至97.5%。
二、本發(fā)明中，在粘性可溶解膜上設(shè)置防粘層，能夠起到防止粘性可溶解膜與貼合設(shè)置粘接在一起的功能和支撐作用，揭下防粘層的過程中，也不會對石墨烯造成損傷，出現(xiàn)裂紋，使得石墨烯的性能更高。
三、本發(fā)明中，帶防粘層的可溶解膠膜可以制備成片材也可以為卷材，因此可以全程實現(xiàn)卷對卷連續(xù)化生產(chǎn)，具有工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的能力，方便快捷，操作性強，在生產(chǎn)過程中可大幅度的提高效率。轉(zhuǎn)移的石墨烯結(jié)構(gòu)完整，性能優(yōu)良。
具體實施方式
實施例1
一種規(guī)?；D(zhuǎn)移石墨烯的方法，包括以下步驟：
（1）將帶有防粘層的粘性可溶解膜通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式貼合到銅箔的石墨烯上，貼合溫度為100—120℃，貼合后得到銅箔/石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)。其中，所述防粘層為離型膜或保護膜，其剝離力小于5g/cm2。
本步驟中，所述粘性可溶解膜包括但不限于熱釋膠、光敏膠、熱熔膠、壓敏膠或反應(yīng)膠等。所述可溶解性粘性薄膜必須具備足夠柔性或高溫下具有足夠流動性。
（2）使用現(xiàn)有技術(shù)中的刻蝕、電化學刻蝕、電解鼓泡剝離、超聲剝離或熱水剝離等方法分離銅箔，分離銅箔后進行清洗，得到石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)。
（3）通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式將石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層與目標基底貼合，貼合溫度為100—120℃，貼合后得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜/防粘層的結(jié)構(gòu)。其中，所述目標基體為PET。
（4）揭下防粘層，得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜的結(jié)構(gòu)。
（5）使用溶劑溶解粘性可溶解膜，得到附著于目標基底上的石墨烯，完成轉(zhuǎn)移。其中，溶劑的具體種類根據(jù)粘性可溶解膜的性質(zhì)決定，具體溶解方式為使用溶劑以清洗的方式溶解粘性可溶解膜，溶解時需加熱溶劑至40—60℃。
實施例2
一種規(guī)?；D(zhuǎn)移石墨烯的方法，包括以下步驟：
（1）將帶有離型膜的熱熔膠膜TPU通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式貼合到銅箔的石墨烯上，熱熔膠TPU的厚度為15μm，貼合溫度為100℃，壓力0.1MPa/cm2，離型膜的剝離力小于5g/cm2，貼合后得到銅箔/石墨烯/粘性可溶解膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。
（2）使用電解鼓泡剝離的方法分離銅箔，電解鼓泡剝離的條件為：在0.4M的NaOH溶液中，陽極為鉑，陰極為銅箔，鼓泡電壓2A，分離銅箔后進行清洗，得到石墨烯/粘性可溶解膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。
（3）通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式將石墨烯/粘性可溶解膜/離型膜與目標基底貼合，貼合溫度為100℃，貼合后得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。
（4）揭下離型膜，得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜的結(jié)構(gòu)。
（5）使用四氫呋喃溶液清洗粘性可溶解膜，清洗溫度為40℃，時間30min，清洗完成后，得到附著于目標基底上的石墨烯，完成轉(zhuǎn)移。
本實施例中，采用CVD方法生長石墨烯，銅箔寬度為500mm，TPU膠膜的寬度也為500mm，然后利用熱壓覆膜，覆膜速度為10cm/s，能夠?qū)崿F(xiàn)180㎡/h的生產(chǎn)效率，輕松實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
本實施例中，采用四探針電阻測試儀和透光率測試儀對得到的石墨烯進行測試，測得石墨烯的方塊電阻為450Ω/□，透光率為97.5%。
實施例3
一種規(guī)?；D(zhuǎn)移石墨烯的方法，包括以下步驟：
（1）將帶有保護膜的熱熔膠膜EVA通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式貼合到銅箔的石墨烯上，熱熔膠膜EVA的厚度為15μm，貼合溫度為120℃，壓力0.1MPa/cm2，保護膜的剝離力小于5g/cm2，貼合后得到銅箔/石墨烯/粘性可溶解膜/保護膜的結(jié)構(gòu)。
（2）使用電解鼓泡剝離的方法分離銅箔，電解鼓泡剝離的條件為：在0.4M的NaOH溶液中，陽極為鉑，陰極為銅箔，鼓泡電壓2A，分離銅箔后進行清洗，得到石墨烯/粘性可溶解膜/保護膜的結(jié)構(gòu)。
（3）通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式將石墨烯/粘性可溶解膜/保護膜與目標基底貼合，貼合溫度為120℃，貼合后得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜/保護膜的結(jié)構(gòu)。
（4）揭下保護膜，得到目標基底/石墨烯/粘性可溶解膜的結(jié)構(gòu)。
（5）使用丙酮溶液清洗粘性可溶解膜，清洗溫度為60℃，時間30min，清洗完成后，得到附著于目標基底上的石墨烯，完成轉(zhuǎn)移。。
本實施例中，采用四探針電阻測試儀和透光率測試儀對得到的石墨烯進行測試，測得石墨烯的方塊電阻為480Ω/□，透光率為97.5%。
實施例4
一種規(guī)?；D(zhuǎn)移石墨烯的方法，包括以下步驟：
（1）將帶有離型膜的石蠟薄膜，通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式貼合到銅箔的石墨烯上，石蠟薄膜的厚度為500nm，貼合溫度為110℃，壓力0.1MPa/cm2，離型膜的剝離力小于5g/cm2，貼合后得到銅箔/石墨烯/石蠟薄膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。（2）使用電解鼓泡剝離的方法分離銅箔，電解鼓泡剝離的條件為：在0.4M的NaOH溶液中，陽極為鉑，陰極為銅箔，鼓泡電壓2A，分離銅箔后進行清洗，得到石墨烯/石蠟薄膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。
（3）通過加壓、熱壓或真空熱壓的方式將石墨烯/石蠟薄膜/離型膜與目標基底貼合，貼合溫度為110℃，貼合后得到目標基底/石墨烯/石蠟薄膜/離型膜的結(jié)構(gòu)。
（4）揭下離型膜，得到目標基底/石墨烯/石蠟薄膜的結(jié)構(gòu)。
（5）使用二甲苯溶液清洗粘性可溶解膜，清洗溫度為50℃，時間30min，清洗完成后，得到附著于目標基底上的石墨烯，完成轉(zhuǎn)移。
本實施例中，采用四探針電阻測試儀和透光率測試儀對得到的石墨烯進行測試，測得石墨烯的方塊電阻為1200Ω/□，透光率為97.5%。