多層石墨烯被覆基板的制造方法技術

本發明專利技術涉及可以作為透明導電膜及導電膜利用的多層石墨烯被覆基板及其新型的制造方法，該制造方法的特征為包括將來自多層石墨烯聚集體的多層石墨烯層疊于基板表面的步驟，并且可以更為簡便且穩定地提供多層石墨烯被覆基板。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及可以作為透明導電膜或導電膜利用在液晶顯示器、等離子體顯示器等的面板用電極，筆記本個人電腦、手機、觸摸面板等的顯示元件用電極，或者鋰離子電池、鋰離子電容器、燃料電池、薄膜太陽能電池、其他的一次電池、二次電池等的電極及電極基材，用于將各種器件的內部產生的熱有效地釋放的片材等中的多層石墨烯被覆基板及其新型的制造方法。
技術介紹
透明導電膜(透明電極)以往利用的是將ITO(氧化銦錫)利用濺射、真空蒸鍍等被覆在玻璃基板或PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)樹脂膜等上而形成的膜。但是，構成ITO的銦是稀土元素，在其供應方面令人擔憂，并且制造現場的ITO的粉塵有可能帶來健康損 害，因此正在積極地進行其替代材料的研究開發。石墨烯作為其有力候補備受期待，然而由于無法在工業上穩定地制造，因此尚沒有達到實用化。在鋰離子電池、電容器、鋰離子電容器、燃料電池等中，將石墨、炭黑等的微粉與聚偏氟乙烯、溶劑一起混合、進行漿液化而涂布在銅箔等集電體上并干燥而得的膜狀電極已經得到實用化。例如在鋰離子電池的負極中，以人造石墨、天然石墨作為主材料并使用銅箔的膜狀電極已經得到實際應用。此種鋰離子電池被作為電動汽車用的驅動用電池使用，需要改善其能量效率、延長每一次充電的續航距離，因而正在積極地進行研究開發。石墨是利用鋰離子的插層反應而產生充電放電的活性物質，然而由于是粉體，因此很難單獨進行片化。由此，通過與聚偏氟乙烯等粘合劑一起粘接在銅箔等上而制成片狀。雖然也存在由石墨單獨進行片化而得的石墨片材，但是其機械強度在彎曲方向、拉伸方向上極弱，因此不能用于壓縮強度很重要的耐熱性襯墊等中。多層石墨烯由于與石墨相同地產生鋰離子的插層，因此有望用作鋰離子電池負極材料、鋰離子電容器電極。例如如果可以將石墨烯在銅箔上直接成膜，則除了可以減小在粘合劑成分中成為問題的電阻以外，還可以實現電極層的薄壁化，充放電容量得到提高。此夕卜，如果可以將石墨烯在樹脂膜等上直接地成膜或者與該樹脂膜等復合化，則無需使用銅箔即可構成電池。在電動汽車用的鋰離子電池中需要輕型化，而銅的比重高達約9g/cm3。針對于此，如果可以制造將石墨烯成膜或者復合化了的PET樹脂等，則由于比重小于2g/cm3，因此可以實現大幅度的輕型化。作為在基板上制作石墨烯的技術，有CVD法、SiC熱分解法、氧化石墨烯還原法等，然而各自都存在問題，需要可以更為簡便并且穩定地制造的方法。例如，CVD法是在銅或鎳等金屬箔的一個面上，利用化學氣相生長(CVD)形成由石墨烯構成的膜后，在該膜上貼合樹脂膜，之后，利用蝕刻除去金屬箔，將由石墨烯構成的膜從該除去了金屬箔的面轉印到PET樹脂等最終的基板上(非專利文獻I 4)。但是，該方法中，因金屬箔的催化作用而以與石墨烯層牢固地結合的復合材料的形式生成，因此為了將暫時形成于金屬箔上的膜轉印到基板上，需要將金屬箔全都用酸除去，制造工藝變得煩雜，另外在轉印的過程中，存在可能會在該膜中引入缺陷等問題。另外，SiC熱分解法是通過將SiC基板加熱到1300°C左右而使表面的Si飛濺并使剩下的C自律地重組為石墨烯的方法(非專利文獻5)，存在有所用的SiC基板昂貴、從SiC基板的轉印困難等問題。另外，氧化石墨烯還原法是將石墨粉末氧化并溶于溶液中、將所得的材料涂布在基板上而進行還原的方法(非專利文獻6及7)，存在有如下的問題，即，需要還原這樣的工藝，并且由于很難完全還原干凈，因此難以確保足夠的導電性或透明性。現有技術文獻非專利文獻非專利文獻I Q.Yu et al. , Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 113103 非專利文獻2 X. Li et al. , Science 324(2009) 1312非專利文獻3 X. Li et al.，Nano Letters 9(2009)4268-4272非專利文獻4 S. Bae et al. , Nature Nanotech, 5 (2010) 574非專利文獻5 C. Berger et al. , J. Phys. Chem. B 108(2004) 19912非專利文獻6 S. Horiuchi et al.，JJAP 42 (2003) L1073非專利文獻7 M. Hirata et al. , Carbon 42(2004)2929
技術實現思路
專利技術所要解決的問題在上述背景下，本專利技術意圖提供可以更為簡便并且穩定地提供由石墨烯構成的透明導電膜以及導電膜的方法。另外，本專利技術提供將來自多層石墨烯聚集體的多層石墨烯層疊于基板表面而成的多層石墨稀被覆基板。用于解決問題的方案本專利技術人進行了深入研究，結果發現，如果使用將多層石墨烯聚集多個而形成的多層石墨烯聚集體，則通過將構成該聚集體的多層石墨烯直接層疊于基板表面，從而可以簡便并且穩定地制造作為透明導電膜以及導電膜有用的多層石墨烯被覆基板，通過進一步反復研究，從而完成了本專利技術。S卩，本專利技術涉及以下方案。〔I〕一種，其包括將來自多層石墨烯聚集體的多層石墨烯層疊于基板表面的步驟。〔2〕根據上述〔I〕所述的制造方法，其中，多層石墨烯聚集體是從內側向外方延伸的多層石墨烯聚集而成的多層石墨烯塊。〔3〕根據上述〔I〕或〔2〕所述的制造方法，其中，構成多層石墨烯聚集體的多層石墨烯是O. 34 IOnm的厚度的材料。〔4〕根據上述〔I〕 〔3〕中任一項所述的制造方法，其中，通過將多層石墨烯聚集體擦涂在基板表面而實施層置。〔5〕根據上述〔I〕 〔3〕中任一項所述的制造方法，其中，通過使基板表面接觸由多層石墨烯聚集體制備的多層石墨烯分散液后從基板表面除去溶劑而實施層疊。〔6〕根據上述〔I〕 〔3〕中任一項所述的制造方法，其中，通過用由多層石墨烯聚集體制備的多層石墨烯分散液浸涂基板表面而實施層疊。〔7〕根據上述〔I〕 〔3〕中任一項所述的制造方法，其中，通過用由多層石墨烯聚集體制備的多層石墨烯分散液噴涂基板表面而實施層疊。〔8〕根據上述〔5〕 〔7〕中任一項所述的制造方法，其中，溶劑是選自1，2_ 二氯乙烷、苯、亞硫酰氯、乙酰氯、碳酸四氯亞乙酯、碳酸二氯亞乙酯、苯甲酰氟、苯甲酰氯、硝基甲烷、硝基苯、乙酸酐、氧氯化磷、苯腈、氧氯化硒、乙腈、四甲基砜、二氧六環、1，2-丙二醇碳酸酯、氰化芐、亞硫酸亞乙酯、異丁腈、丙腈、碳酸二甲酯、碳酸亞丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸亞乙酯、二氟亞磷酸苯酯、乙酸甲酯、正丁腈、丙酮、乙酸乙酯、水、二氯磷酸苯酯、二乙醚、四氫呋喃、氯化磷酸二苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三丁酯、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷、N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-二乙基甲酰胺、N-二乙基乙酰胺、卩比唆、六甲基磷酸酰胺、己烷、四氯化碳、二甘醇二甲醚、三氯甲烷、2-丙醇、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、甲乙酮、2-甲氧基乙醇、二甲基乙酰胺、甲苯及聚苯并咪唑中的I種溶劑或者2種以上的混合溶劑；或者·添加有分散劑的該溶劑或該混合溶劑。〔9〕根據上述〔6〕或〔8〕所述的制造方法，其中，在浸涂中，多層石墨烯分散液的溫度為40°C以上，將浸潰于多層石墨烯分散液中的基板從該液中提拉時的提拉速度為I 1000 μ m/ 秒。〔10〕根據上述〔I〕 〔9〕中任一項所述的制造方法，其中，多層石墨烯被覆基板中的被本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：村松一生，
申請(專利權)人：創業發展聯盟技術有限公司，
類型：
國別省市：