專利名稱：基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石墨烯材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，ITO (Indium-Tin Oxide)作為市場上主要的透明導(dǎo)電材料，被廣泛的應(yīng)用在薄膜太陽能電池等新興領(lǐng)域。ITO具有大于90%的透光率、表面電阻達(dá)到10-30Ω/平方厘米、電子逸出能為 4. SeV0但是，銦資源的不足、復(fù)雜的制備工藝、對環(huán)境特別是酸性環(huán)境敏感、表面粗糙等使ITO的使用具有局限性；此外，ITO柔性差、易碎，當(dāng)應(yīng)用在觸摸屏、柔性顯示器等在具有彎曲的條件中時非常容易發(fā)生斷裂，嚴(yán)重影響其性能。石墨烯(Graphene)，又稱單層石墨，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯的迷人之處不僅在于它神奇的二維結(jié)構(gòu)，還在于它所擁有的獨特的物理性質(zhì)。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，引起了大量科學(xué)工作者的關(guān)注。至今，已發(fā)現(xiàn)石墨烯在電、光和磁等方面都具有的許多奇特的性質(zhì)。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2. 3%的光； 導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m · K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/ V · s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω · cm,比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。將石墨烯良好的化學(xué)以及熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的拉伸性能、低接觸電阻與有機(jī)材料結(jié)合，使石墨烯在有機(jī)電子器件中作為透明電極的應(yīng)用具有非常大的優(yōu)勢及良好的前景，比如說有機(jī)發(fā)光二級管、液晶顯示屏、觸摸屏、場效應(yīng)管等。蠶絲蛋白具有優(yōu)異的成膜性質(zhì)、蠶絲蛋白膜層具有優(yōu)異的透光性能以及柔韌性， 此外其良好的生物相容性、優(yōu)異的機(jī)械性能以及可控的生物降解性能，已被廣泛用于各個領(lǐng)域。蠶絲蛋白豐資源豐富，為今后將其廣泛應(yīng)用于光電領(lǐng)域奠定了堅實的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種基于石墨烯的復(fù)合膜及其制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法，所獲得的復(fù)合膜厚度薄、柔性好、成本低而且具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種基于石墨烯的復(fù)合膜，尤其是，所述復(fù)合膜包括石墨烯薄膜層和絲蛋白薄膜層，所述石墨烯薄膜層固化結(jié)合于所述絲蛋白薄膜層的表面。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，尤其是，包括如下步驟(1)制備石墨烯薄膜；(2)制備絲蛋白薄膜；
(3)石墨細(xì)薄膜與絲蛋白薄膜復(fù)合，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟(1)的制備方法具體實現(xiàn)如下(a)將氧化石墨烯溶液涂覆在硅片上，獲得氧化石墨烯薄膜；(b)將氧化石墨烯薄膜浸泡在氫碘酸溶液中進(jìn)行還原，獲得石墨烯薄膜。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟(a)中，所述氧化石墨烯溶液通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆在硅片上。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述氧化石墨烯溶液的濃度為1. 5mg/ml，所述旋轉(zhuǎn)涂覆的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述步驟O)的制備方法具體實現(xiàn)如下一、制備絲素蛋白溶液；二、將絲素蛋白溶液涂抹于石墨烯薄膜的表面，干燥后獲得形成于石墨烯表面的絲蛋白薄膜。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述石墨烯薄膜的制備是在硅片上進(jìn)行的，絲蛋白薄膜制備完成后，將石墨烯薄膜和絲蛋白薄膜從硅片上剝離，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電電極的制備方法，尤其是，對上述的基于石墨烯的復(fù)合膜進(jìn)行光刻處理，獲得導(dǎo)電電極。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電電極，尤其是，所述導(dǎo)電電極是采用上述的方法獲得的。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種基于石墨烯的復(fù)合膜，其結(jié)合了石墨烯優(yōu)良的光電性能以及絲蛋白薄膜優(yōu)異的透光性能，不但具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能，還具有柔性度好、厚度薄等優(yōu)點。同時，本發(fā)明所制備的復(fù)合薄膜工藝簡單、原料資源豐富、成本低，絲蛋白基底與石墨烯導(dǎo)電填充材料分開加工，對絲蛋白基底的損害小。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1本發(fā)明基于石墨烯的復(fù)合膜制備方法的方框圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種基于石墨烯的復(fù)合膜，其中，所述復(fù)合膜包括石墨烯薄膜層和絲蛋白薄膜層，所述石墨烯薄膜層固化結(jié)合于所述絲蛋白薄膜層的表面。蠶絲蛋白不但具有優(yōu)異的成膜性質(zhì)和優(yōu)異的透光性能，而且還具有良好的生物相容性、優(yōu)異的機(jī)械性能以及可控的生物降解性能。蠶絲蛋白與石墨烯復(fù)合獲得復(fù)合膜，不僅保留了石墨烯的良好的特性，還具有良好的柔性和很好的透光性，由于蠶絲蛋白薄膜可以做的很薄，可以降低絲蛋白薄膜基底的厚度。同時，由于蠶絲蛋白原料資源豐富、價格低、獲取容易，可以降低復(fù)合膜的成本。參圖1所示，相應(yīng)地，本發(fā)明實施例公開了一種基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法， 其中，包括如下步驟(1)制備石墨烯薄膜；(2)制備絲蛋白薄膜；(3)石墨細(xì)薄膜與絲蛋白薄膜復(fù)合，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。上述制備方法簡單，可以大量生產(chǎn)，而且由于絲蛋白薄膜和石墨烯薄膜分開加工， 對絲蛋白基底的損害小。上述制備方法中，可以先制備石墨烯薄膜，然后在石墨烯薄膜上涂覆絲素蛋白溶液，然后通過干燥獲得絲蛋白薄膜；上述制備方法中還可以這樣實現(xiàn)先制備絲蛋白薄膜， 然后再在絲蛋白薄膜上制備石墨烯薄膜。優(yōu)選的，所述步驟(1)的制備方法具體實現(xiàn)如下(a)將氧化石墨烯溶液涂覆在硅片上，獲得氧化石墨烯薄膜；(b)將氧化石墨烯薄膜浸泡在氫碘酸溶液中進(jìn)行還原，獲得石墨烯薄膜。所述步驟(a)中，所述氧化石墨烯溶液通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆在硅片上。所述氧化石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為1. 5mg/ml，所述旋轉(zhuǎn)涂覆的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為3000轉(zhuǎn)/分鐘。所述氧化石墨烯溶液還可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的其他手段進(jìn)行涂覆在硅片上，例如噴涂等方式，本發(fā)明中并不限制。石墨烯薄膜的制備方法也并不限于上述手段，還可以通過化學(xué)氣相沉積法等方法獲取。優(yōu)選的，所述步驟O)的制備方法具體實現(xiàn)如下一、制備絲素蛋白溶液；二、將絲素蛋白溶液涂抹于石墨烯薄膜的表面，干燥后獲得形成于石墨烯表面的絲蛋白薄膜。優(yōu)選的，在上述基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法中，所述石墨烯薄膜的制備是在硅片上進(jìn)行的，絲蛋白薄膜制備完成后，將石墨烯薄膜和絲蛋白薄膜從硅片上剝離，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。通過剝離手段將基于石墨烯的復(fù)合膜從硅片上取下來，操作簡單，對基于石墨烯的復(fù)合膜破壞性小。本發(fā)明實施例還提供一種導(dǎo)電電極的制備方法，其中，對上述的基于石墨烯的復(fù)合膜進(jìn)行光刻處理，獲得導(dǎo)電電極。本發(fā)明實施例還提供一種導(dǎo)電電極，其中，所述導(dǎo)電電極是采用上述的制備方法獲得的。由于復(fù)合膜的良好特性，由此所制備的導(dǎo)電電極也具有良好的柔性以及透光性能。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。石墨烯/絲蛋白復(fù)合膜以及導(dǎo)電電極的制備方法如下(1)用1. 5mg/ml的氧化石墨烯溶液(乙醇水=2 1)在硅片上旋涂一層氧化石墨烯薄膜(轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘)；(2)將旋涂好的氧化石墨烯薄膜浸泡在氫碘酸溶液中進(jìn)行還原，獲得石墨烯薄膜；(3)通過常規(guī)手段制備絲素蛋白溶液；(4)在石墨烯薄膜表面滴加一定量的絲素蛋白溶液，風(fēng)干后，在石墨烯薄膜表面形成絲蛋白薄膜，從而獲得石墨烯/絲蛋白復(fù)合膜；(5)將石墨烯/蠶絲蛋白復(fù)合薄膜從硅片表面剝離；(6)對石墨烯/蠶絲蛋白復(fù)合薄膜進(jìn)行光刻處理，獲得導(dǎo)電電極。綜上所述，本發(fā)明優(yōu)點在于本發(fā)明提供的基于石墨烯的復(fù)合膜，其結(jié)合了石墨烯優(yōu)良的光電性能以及絲蛋白薄膜優(yōu)異的透光性能，不但具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能，還具有柔性度好、良好的機(jī)械性能和厚度薄等優(yōu)點。同時，本發(fā)明所制備的復(fù)合薄膜工藝簡單、原料資源豐富、成本低，絲蛋白基底與石墨烯導(dǎo)電填充材料分開加工，對絲蛋白基底的損害小。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
權(quán)利要求
1.一種基于石墨烯的復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜包括石墨烯薄膜層和絲蛋白薄膜層，所述石墨烯薄膜層固化結(jié)合于所述絲蛋白薄膜層的表面。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)制備石墨烯薄膜；(2)制備絲蛋白薄膜；(3)石墨細(xì)薄膜與絲蛋白薄膜復(fù)合，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1) 的制備方法具體實現(xiàn)如下(a)將氧化石墨烯溶液涂覆在硅片上，獲得氧化石墨烯薄膜；(b)將氧化石墨烯薄膜浸泡在氫碘酸溶液中進(jìn)行還原，獲得石墨烯薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(a) 中，所述氧化石墨烯溶液通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法涂覆在硅片上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液的濃度為1. 5mg/ml，所述旋轉(zhuǎn)涂覆的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述步驟O) 的制備方法具體實現(xiàn)如下一、制備絲素蛋白溶液；二、將絲素蛋白溶液涂抹于石墨烯薄膜的表面，干燥后獲得形成于石墨烯表面的絲蛋白薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于石墨烯的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜的制備是在硅片上進(jìn)行的，絲蛋白薄膜制備完成后，將石墨烯薄膜和絲蛋白薄膜從硅片上剝離，獲得基于石墨烯的復(fù)合膜。
8.一種導(dǎo)電電極的制備方法，其特征在于，對所述權(quán)利要求1至7任意一項所述的基于石墨烯的復(fù)合膜進(jìn)行光刻處理，獲得導(dǎo)電電極。
9.一種導(dǎo)電電極，其特征在于，所述導(dǎo)電電極是采用權(quán)利要求8所述的方法獲得的。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種基于石墨烯的復(fù)合膜，所述復(fù)合膜包括石墨烯薄膜層和絲蛋白薄膜層，所述石墨烯薄膜層固化結(jié)合于所述絲蛋白薄膜層的表面。本發(fā)明還公開了一種基于石墨烯的復(fù)合膜得制備方法、導(dǎo)電電極及其制備方法。本發(fā)明所獲得的基于石墨烯的復(fù)合膜，其結(jié)合了石墨烯優(yōu)良的光電性能以及絲蛋白薄膜優(yōu)異的透光性能，不但具有良好的光電性能、透光性能和導(dǎo)熱性能，還具有柔性度好、厚度薄等優(yōu)點。同時，本發(fā)明所制備的復(fù)合薄膜工藝簡單、原料資源豐富、成本低，絲蛋白基底與石墨烯導(dǎo)電填充材料分開加工，對絲蛋白基底的損害小。
文檔編號H01B13/00GK102543270SQ20121002187
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者劉莊, 張克勤, 張帥, 賈明亮 申請人:蘇州大學(xué)