理论教育 柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯的直接转移方法

柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯的直接转移方法

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:按照此方法,在铜箔上用化学气相沉积法合成的石墨烯会被直接转移至聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种透明的聚合物。将该堆切开然后将其放置于聚对苯二甲酸乙二醇酯目标基底之间,并进行挤压,使石墨烯-基底接触。这是因为在压合期间温度会升高至100℃且聚对苯二甲酸乙二醇酯会变得有黏弹性。在进行刻蚀前,要除去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和保护纸。

柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯的直接转移方法

按照此方法,在铜箔上用化学气相沉积法合成的石墨烯会被直接转移至聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种透明的聚合物。转移过程中会使用压合机。经过转移后,用1M三氧化铁的3%盐酸溶液溶解掉铜箔;由此,在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上,仅通过一个步骤便制造出现成的石墨烯。超过98%的大小在40in的石墨烯都是用此方法进行合成的[弗拉斯伍科等(Vlassiouk,et al.),2013]。这类石墨烯的特点让人倍感欣喜,因其可应用于需要透明导电电极材料的各个领域。其薄膜电阻值为1~3kΩ/sq.,与李等(Li et al.,2009)所研究的较小型样品类似,并且通过掺杂其电阻值可进一步减小[师等(Shi et al.),2010]。

马丁等(Martin et al.,2013)经过轻微改造,开发了一个采用层压工艺的方法。采用此种方法,化学气相沉积下合成的石墨烯会转移至不同的柔性基板上,如聚四氟乙烯滤膜、聚氯乙烯(PVC)、硝酸纤维素/醋酸纤维素滤膜、聚碳酸酯、石蜡聚乙二醇对苯二甲酸酯、纸类或布类[马丁等(Martin et al.),2013],如图8.3所示。在此方法中,聚甲基丙烯酸甲酯并不用作中间转移薄膜。但成功转移须依靠基底的疏水性和基底与石墨烯之间良好的接触性,因此低玻璃化温度的疏水基底便适用于该转移工艺。而对于像纸类或布类未达到标准的基底,须使用聚甲基丙烯酸甲酯这类聚合物作为其表面改性剂或黏合剂,以确保成功转移。

该过程包含在铜箔的两面进行石墨烯的化学气相沉积,形成一个石墨烯/铜/石墨烯堆积。在该堆上放置一张保护纸。将该堆切开然后将其放置于聚对苯二甲酸乙二醇酯目标基底之间,并进行挤压,使石墨烯-基底接触。必须对目标基底进行彻底的清洗。用异丙醇清洗基板,然后用氮气将其吹干。然而,如果采用的是纸类和布类,则只用氮气吹去灰尘即可。在此装置下,首先放置一张称量纸作为保护片于目标基底顶部,然后放置于两个聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜之间,最后对堆积的聚对苯二甲酸乙二醇酯/基板/(石墨烯/铜/石墨烯)/纸类/聚对苯二甲酸乙二醇酯夹心结构进行层压。使用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜以防铜箔与辊式压合机之间直接接触,并且使用保护纸以防铜箔黏在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上。这是因为在压合期间温度会升高至100℃且聚对苯二甲酸乙二醇酯会变得有黏弹性。将石墨烯堆插入热/冷压合机而完成整个压合过程。因为压合的缘故,可在石墨烯-铜的界面与基底之间提供足够压强,从而造成紧密接触。压合材料的熔点很低,如石蜡(石蜡膜);加热过程中,压合材料会熔化,这有利于在刻蚀过程中保持石墨烯与基底的黏合性。在进行刻蚀前,要除去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和保护纸。剩下的基底-石墨烯-铜堆在铜刻蚀剂(三氯化铁)溶液中漂浮15min。然后,用去离子水清洗掉基底上的石墨烯,用氮气将其吹干。而去掉的聚对苯二甲酸乙二醇酯可进行再利用。待重复完整套过程后,可得到多层石墨烯。

978-7-111-56725-7-Chapter08-3.jpg(www.daowen.com)

图8.3 通过压合的直接转移法图示 (a)将两面都有化学气相沉积而生成石墨烯的铜箔放置于目标基底与保护纸之间,然后将此堆放于两层聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜之间 (b)将聚对苯二甲酸乙二醇酯/基底/(石墨烯/铜/石墨烯)/纸类/聚对苯二甲酸乙二醇酯夹心结构放置于热/冷压合机中 (c)去掉聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和保护纸,然后剩下的基底/石墨烯/铜堆在铜刻蚀剂溶液中漂浮15min (d)用去离子水清洗掉石墨烯/基底,用氮气将其吹干。本图中,石墨烯在聚四氟乙烯滤膜上。格尺的范围为几厘米 courtesy:PNAS;Martins,L.G.P.,Y.Song,T.zeng,M.S.Dresselhaus,J.Kong,andP.T.Araujo.“Direct Transfer of Graphene onto Flexible Substrates.”Proceedings of the Notional Academy of Sciences,110,no.44(October 14,2013):17762-17767.As Published http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1306508110.

此方法所面临的挑战:由于此方法涉及在铜的两面进行石墨烯的化学气相沉积,因此应小心谨慎以保持石墨烯薄膜的统一厚度以及在铜基底的两面上沉淀的层数。若能做到这一点,则该项技术可用于商业应用。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈