理论教育 四辊式卷对卷系统优化方案

四辊式卷对卷系统优化方案

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:小林等描述了另一套不同的卷对卷式系统装置。第一套包含连续卷对卷化学气相沉积系统。在石墨烯合成期间,该不锈钢管内的压强维持在1000Pa。为顺利合成石墨烯,须持续供应甲烷和氢气,并且以0.1m/min的速率将铜箔持续绕组在卷对卷式系统上,耗时约100min。使用该套装置后,所有转移过程均可在使用卷对卷转移装置下进行。

四辊式卷对卷系统优化方案

小林等(Kobayashi et al.,2013)描述了另一套不同的卷对卷式系统装置。第一套包含连续卷对卷化学气相沉积系统。轧辊被封进一个真空不锈钢管里,管内有一对卷线机和一对通电的电极辊。所有轧辊之间相互绝缘。其中的一个轧辊用铜箔覆盖(宽度:230mm,长度:大于100m,厚度:36μm,纯度:大于99.9%),铜箔放置于两个通电的电极辊之间,并且用焦耳加热法加热至约1000℃。所有电流流经铜箔(图8.6a)。在石墨烯合成期间,该不锈钢管内的压强维持在1000Pa。为顺利合成石墨烯,须持续供应甲烷(450mL/min)和氢气(50mL/min),并且以0.1m/min的速率将铜箔持续绕组在卷对卷式系统上,耗时约100min。有一装置(图中未显示)使混合气体仅喷洒在铜板上和未使用的气体产物上以避开该系统而不致喷洒在组件上。然后,用聚甲基丙烯酸甲酯作为其支承薄膜,将石墨烯薄膜从铜箔转移至二氧化硅/硅基底上。

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图8.6 (a)连续卷对卷式化学气相沉积系统,在1000℃的条件下,为生产出石墨烯,使用选择性摩尔加热法对悬在两个通电的电极辊之间的铜箔进行加热 (b)将光固化环氧树脂反转凹印涂在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上以及连接石墨烯/铜箔的轧辊上,随后环氧树脂会发生固化 (c)喷洒氯化铜溶液以刻蚀掉铜箔 (d)装配完整的石墨烯/环氧树脂/聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜结构 Courtesy:Kobayashi et al.,Applied Physics Letters 102,023112(2013);doi:10.1063/1.4776707.(www.daowen.com)

另一套装置(图8.6b)则包含将光固化环氧树脂涂在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上以及连接石墨烯/铜箔的轧辊。随后,环氧树脂会发生固化,然后喷洒氯化铜溶液以去掉铜箔。使用该套装置后,所有转移过程均可在使用卷对卷转移装置下进行。因为包含铜的轧辊的旋转需耗时约16h,所以刻蚀剂溶解掉铜的时间更为宽裕,由此,化学物质与铜有更多时间进行反应,最后达到与聚合物彻底分离而不损坏石墨烯的完整性。通过此方法,可完成100m长石墨烯透明导电薄膜的合成。这项工艺几乎是迄今为止最新的方法。

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