本實用新型屬于石墨烯應用領域，特別是涉及一種石墨烯玻璃及其制備方法。

背景技術：

自2004年兩位在俄羅斯出生的科學家Andre Geim和Konstantin Novoselov發(fā)表第一篇有關石墨烯的論文后，石墨烯在科學界激起了巨大的波瀾，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領域引發(fā)新一輪革命。石墨烯具備很多優(yōu)越的性能，例如高比表面積、高透光率、高電子遷移率、高電流密度、高機械強度、易于修飾等等。正因為這些特性，它被公認為制造透明導電薄膜、高頻晶體管、儲氫電池，乃至集成電路的理想材料，具有廣闊的市場應用前景。

相對于石墨烯，玻璃則是一種非常成熟的材料，并且已經(jīng)得到了廣泛的應用。石墨烯和玻璃，一種是多功能的新型材料，一種是應用廣泛的傳統(tǒng)材料。由于這兩種材料擁有透光的共性，因此石墨烯與玻璃的結合令人期待。目前，已經(jīng)有石墨烯玻璃的報道，一種方法是直接在玻璃上沉積石墨烯，這種做法石墨烯沒有額外的保護，容易受到污染和損壞，影響材料的穩(wěn)定性和使用壽命。另外一種是將石墨烯轉移到兩層玻璃中間，玻璃間的縫隙用膠條密封，這種玻璃的穩(wěn)定性有所提高，但是這種玻璃僅僅具有防輻射的能力。

本實用新型中，通過玻璃受熱粘連將石墨烯封裝在玻璃中間，由于玻璃的穩(wěn)定性相對于膠條等強很多，因此玻璃密封石墨烯的穩(wěn)定性和使用壽命必將明顯增強。另外，本實用新型中石墨烯玻璃通過引出電極的方法，使得本實用新型的石墨烯玻璃不僅具有防輻射功能，同時具備了通電加熱的功能。因此，本實用新型的石墨烯玻璃具備防輻射、除霜，防霧、供暖等功能。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種石墨烯玻璃及其制備方法，該方法重復性高、簡單易行；本實用新型制備的石墨烯玻璃具有防輻射、除霜、除霧、供暖等功能，并且具有性能穩(wěn)定，使用壽命長等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種石墨烯玻璃的制備方法，所述制備方法包括步驟：步驟1)，提供第一玻璃，于所述第一玻璃表面形成石墨烯薄膜；步驟2)，提供第二玻璃，將所述第二玻璃覆蓋于所述石墨烯薄膜上，使得所述石墨烯薄膜夾在所述第一玻璃及第二玻璃之間，所述石墨烯薄膜的尺寸小于所述第一玻璃及第二玻璃的尺寸；步驟3)，對所述第一玻璃及第二玻璃進行加熱處理，使沒被石墨烯薄膜隔開的第一玻璃及第二玻璃粘連，將石墨烯薄膜完全密封于粘連的玻璃之間，獲得到石墨烯玻璃。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)中，于所述第一玻璃表面形成石墨烯薄膜的方法包括以下一種：a)在所述第一玻璃表面沉積石墨烯薄膜；b)將制備于金屬襯底上的石墨烯薄膜轉移到所述第一玻璃表面；以及c)采用噴涂的方法將粉體石墨烯薄膜形成于第一玻璃表面。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述石墨烯薄膜包括均勻連續(xù)的石墨烯薄膜及任意圖案形狀的石墨烯薄膜中的一種。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，對所述第一玻璃及第二玻璃進行加熱處理包括對整塊玻璃進行加熱處理或對玻璃局域進行加熱處理，其中，對玻璃局域進行加熱處理包括對沒有石墨烯覆薄膜覆蓋的玻璃的邊緣區(qū)域進行加熱處理。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，對所述第一玻璃及第二玻璃進行加熱處理包括在惰性氣氛中、真空氣氛下以及空氣氣氛中的一種中進行加熱處理。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，所述加熱處理的溫度范圍為400-1000攝氏度。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述第一玻璃及第二玻璃之間還具有與石墨烯薄膜相連的引出電極，用于石墨烯玻璃接通電源。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述第一玻璃及第二玻璃與石墨烯薄膜之間為緊密接觸或保留有縫隙。

作為本實用新型的一種石墨烯玻璃的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述的玻璃粘連區(qū)域包括第一玻璃及第二玻璃的邊緣區(qū)域，以及第一玻璃及第二玻璃內(nèi)部無石墨烯薄膜覆蓋的區(qū)域。

本實用新型還提供一種石墨烯玻璃，所述石墨烯玻璃包括：第一玻璃；石墨烯薄膜，形成于所述第一玻璃表面；第二玻璃，覆蓋于所述石墨烯薄膜上，使得所述石墨烯薄膜夾在所述第一玻璃及第二玻璃之間，所述石墨烯薄膜的尺寸小于所述第一玻璃及第二玻璃的尺寸；其中，所述第一玻璃及第二玻璃沒被石墨烯薄膜隔開的部分粘連，將石墨烯薄膜完全密封于粘連的玻璃之間。

作為本實用新型的石墨烯玻璃的一種優(yōu)選方案，所述石墨烯薄膜包括均勻連續(xù)的石墨烯薄膜及任意圖案形狀的石墨烯薄膜中的一種。

作為本實用新型的石墨烯玻璃的一種優(yōu)選方案，所述第一玻璃及第二玻璃之間還具有與石墨烯薄膜相連的引出電極，用于石墨烯玻璃接通電源。

作為本實用新型的石墨烯玻璃的一種優(yōu)選方案，所述第一玻璃及第二玻璃與石墨烯薄膜之間為緊密接觸或保留有縫隙。

作為本實用新型的石墨烯玻璃的一種優(yōu)選方案，所述的玻璃粘連區(qū)域包括第一玻璃及第二玻璃的邊緣區(qū)域，以及第一玻璃及第二玻璃內(nèi)部無石墨烯薄膜覆蓋的區(qū)域。

如上所述，本實用新型的石墨烯玻璃及其制備方法，具有以下有益效果：

1)本實用新型的石墨烯玻璃具備防輻射和加熱功能，可以用于玻璃防輻射、除霜、除霧、供暖等。

2)本實用新型制備的石墨烯玻璃由于石墨烯被玻璃密封，石墨烯的穩(wěn)定性會得到提升，使用壽命也會明顯延長。

3)本實用新型方法簡單，制備成本較低，在石墨烯應用領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型的石墨烯玻璃的制備方法的步驟流程示意圖。

圖2～圖5顯示為本實用新型實施例1中的無電極的石墨烯玻璃的制備方法各步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖。

圖6～圖11顯示為本實用新型實施例2中的有電極的石墨烯玻璃的制備方法各步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖，其中，圖11為本實用新型的有電極的石墨烯玻璃的俯視結構示意圖。

元件標號說明

101 第一玻璃

102 石墨烯薄膜

103 第二玻璃

104 電極

S11～S13 步驟1)～步驟3)

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖11。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖示中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(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)也可能更為復雜。

如圖1所示，本實用新型提供一種石墨烯玻璃的制備方法，所述制備方法包括步驟：

如圖1及如2～圖3所示，首先進行步驟1)S11，提供第一玻璃101，于所述第一玻璃101表面形成石墨烯薄膜102。

作為示例，步驟1)中，于所述第一玻璃101表面形成石墨烯薄膜102的方法包括以下一種：a)在所述第一玻璃101表面沉積石墨烯薄膜102；b)將制備于金屬襯底上的石墨烯薄膜102轉移到所述第一玻璃101表面；以及c)采用噴涂的方法將粉體石墨烯薄膜102形成于第一玻璃101表面。在本實施例中，采用化學氣相沉積法于銅襯底上制備石墨烯薄膜102，然后轉移至所述第一玻璃101表面。

作為示例，所述石墨烯薄膜102包括均勻連續(xù)的石墨烯薄膜102及任意圖案形狀的石墨烯薄膜102中的一種。在本實施例中，所述石墨烯薄膜102為均勻連續(xù)的石墨烯薄膜102。

如圖1及圖4所示，然后進行步驟2)S12，提供第二玻璃103，將所述第二玻璃103覆蓋于所述石墨烯薄膜102上，使得所述石墨烯薄膜102夾在所述第一玻璃101及第二玻璃103之間，所述石墨烯薄膜102的尺寸小于所述第一玻璃101及第二玻璃103的尺寸。

具體地，所述石墨烯薄膜102的尺寸小于所述第一玻璃101及第二玻璃103的尺寸，至少使得所述第一玻璃101及第二玻璃103的邊緣區(qū)域沒被所述石墨烯薄膜102覆蓋，以利于后續(xù)玻璃之間的粘連。

如圖1及圖5所示，最后進行步驟3)S13，對所述第一玻璃101及第二玻璃103進行加熱處理，使沒被石墨烯薄膜102隔開的第一玻璃101及第二玻璃103粘連，將石墨烯薄膜102完全密封于粘連的玻璃之間，獲得到石墨烯玻璃。

作為示例，步驟3)中，對所述第一玻璃101及第二玻璃103進行加熱處理包括在惰性氣氛中、真空氣氛下以及空氣氣氛中的一種中進行加熱處理。例如，所述第一玻璃101及第二玻璃103在空氣氣氛中進行加熱處理，可以有效降低成本。又如，所述第一玻璃101及第二玻璃103在惰性氣體氣氛中進行加熱處理，可有效防止氧化等反應的發(fā)生，提高熱處理的質量。再如，所述第一玻璃101及第二玻璃103在真空氣氛中進行加熱處理，可以大大減小所述第一玻璃101及第二玻璃103與石墨烯薄膜102之間的間隙，獲得緊密接觸的石墨烯玻璃，從而有效提高石墨烯玻璃的質量。

作為示例，步驟3)中，所述加熱處理的溫度范圍為400-1000攝氏度。優(yōu)選地，加熱處理的溫度范圍為550～700攝氏度。

作為示例，所述第一玻璃101及第二玻璃103與石墨烯薄膜102之間為緊密接觸或保留有縫隙。在本實施例中，所述第一玻璃101及第二玻璃103與石墨烯薄膜102之間為緊密接觸，可以有效提高石墨烯玻璃的質量。

作為示例，所述的玻璃粘連區(qū)域包括第一玻璃101及第二玻璃103的邊緣區(qū)域，或/以及第一玻璃101及第二玻璃103內(nèi)部無石墨烯薄膜102覆蓋的區(qū)域。對于均勻連續(xù)的石墨烯薄膜102，通常粘連區(qū)僅為第一玻璃101及第二玻璃103的邊緣區(qū)域，但是對于一些不連續(xù)的圖案化的石墨烯，則所述玻璃粘連區(qū)域包括第一玻璃101及第二玻璃103內(nèi)部無石墨烯薄膜102覆蓋的區(qū)域。

作為示例，步驟3)中，對所述第一玻璃101及第二玻璃103進行加熱處理包括對整塊玻璃進行加熱處理或對玻璃局域進行加熱處理，其中，對玻璃局域進行加熱處理包括對沒有石墨烯覆薄膜覆蓋的玻璃的邊緣區(qū)域進行加熱處理。

如圖5所示，本實用新型還提供一種石墨烯玻璃，所述石墨烯玻璃包括：第一玻璃101；石墨烯薄膜102，形成于所述第一玻璃101表面；第二玻璃103，覆蓋于所述石墨烯薄膜102上，使得所述石墨烯薄膜102夾在所述第一玻璃101及第二玻璃103之間，所述石墨烯薄膜102的尺寸小于所述第一玻璃101及第二玻璃103的尺寸；其中，所述第一玻璃101及第二玻璃103沒被石墨烯薄膜102隔開的部分粘連，將石墨烯薄膜102完全密封于粘連的玻璃之間。

作為示例，所述石墨烯薄膜102包括均勻連續(xù)的石墨烯薄膜102及任意圖案形狀的石墨烯薄膜102中的一種。

作為示例，所述第一玻璃101及第二玻璃103與石墨烯薄膜102之間為緊密接觸或保留有縫隙。

作為示例，所述的玻璃粘連區(qū)域包括第一玻璃101及第二玻璃103的邊緣區(qū)域，以及第一玻璃101及第二玻璃103內(nèi)部無石墨烯薄膜102覆蓋的區(qū)域。

在一個具體實施過程中，所述石墨烯玻璃的制備方法包括以下步驟：

1)將銅上CVD法制備的石墨烯采用濕法工藝轉移到第一玻璃101上，石墨烯薄膜102的尺寸小于第一玻璃101的尺寸且全部處于玻璃內(nèi)部，如圖2～圖3所示。

2)在石墨烯薄膜102上方放置另一片相同尺寸的第二玻璃103，如圖4所示。

3)將放置好的玻璃放入CVD腔體，抽真空至1Pa，通入氬氣至常壓，在1000SCCM氬氣和20SCCM氫氣氣氛下加熱至600攝氏度，緩慢降至室溫，得到石墨烯玻璃，如圖5所示。

實施例2

如圖6～圖11所示，本實施例提供一種石墨烯玻璃的制備方法，其基本步驟如實施例1，其中，與實施例1的不同之處在于：所述第一玻璃101及第二玻璃103之間還具有與石墨烯薄膜102相連的引出電極104，用于石墨烯玻璃接通電源。

具體地，包括以下步驟：

1)將銅上CVD法制備的石墨烯薄膜102采用濕法工藝轉移到玻璃上，石墨烯薄膜102的尺寸小于玻璃尺寸且全部處于玻璃內(nèi)部，如圖6～圖7所示。

2)在石墨烯薄膜102的邊緣處放置兩片清潔的薄銅片作電極104，電極104的一端接觸石墨烯，一端伸出玻璃之外，如圖8所示。

3)在石墨烯薄膜102和電極104上方放置另一片相同尺寸的第二玻璃103，如圖9所示。

4)將放置好的玻璃放入CVD腔體，抽真空至1Pa，通入氬氣至常壓，在1000SCCM氬氣和20SCCM氫氣氣氛下加熱至600攝氏度，緩慢降至室溫，得到石墨烯玻璃，如圖10及11所示。

5)將得到的石墨烯玻璃接通電源，在25V的電壓下，電流值0.02A，溫度穩(wěn)定在50攝氏度左右。

如上所述，本實用新型的石墨烯玻璃及其制備方法，具有以下有益效果：

1)本實用新型的石墨烯玻璃具備防輻射和加熱功能，可以用于玻璃防輻射、除霜、除霧、供暖等。

2)本實用新型制備的石墨烯玻璃由于石墨烯被玻璃密封，石墨烯的穩(wěn)定性會得到提升，使用壽命也會明顯延長。

3)本實用新型方法簡單，制備成本較低，在石墨烯應用領域具有廣泛的應用前景。

所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。