CN102814868B - 一种加工石墨烯板的方法及加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种加工石墨烯板的方法及加工设备，所述方法包括步骤：A：提供一定位板，所述定位板上设置有与所述石墨烯板形状相同的定位槽，将石墨烯板放入所述定位槽内进行固定定位；B：将定位板定位固定到加工机床上，对石墨烯板表面进行加工至所需厚度。本发明由于利用一个设置有与石墨烯板形状相同的定位槽的定位板对所述石墨烯板进行固定定位，从而不需要对石墨烯板进行硬性装夹定位，也就是说其定位方式没有硬性的装夹，这样避免石墨烯板在加工时容易发生碎裂损坏；特别是对于需要加工至较薄的如1.5mm及以下厚度的石墨烯板来说，使用定位板固定定位不仅可以减少在加工过程中造成碎裂损坏的可能性，而且也不需要专用的夹具进行装夹。

Description

一种加工石墨烯板的方法及加工设备

技术领域

本发明涉及石墨烯板加工领域，更具体的说，涉及一种石墨烯板的加工方法及加工设备。

背景技术

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。

厚的石墨烯基本（5mm以上），由于表面粗糙，不能直接运用于微型钻头钻孔加工（极容易断刀），并且，PCB微钻难以加工厚石墨烯板，因此，需要通过精密铣刀对其表面进行加工至厚度在1.5mm下（最薄0.6mm厚）。如果通过常规磨床进行加工，需要专用夹具，并且石墨烯具有易脆性，这就给常规加工带来了严峻挑战，导致1.5mm及以下厚度的石墨烯板无法装夹及加工，废品率极高，且表明粗糙度无法满足生产需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种废品率低的加工石墨烯板的方法及加工设备。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种加工石墨烯板的方法，包括步骤：A：提供一定位板，所述定位板上设置有与所述石墨烯板形状相同的定位槽，将石墨烯板放入所述定位槽内进行固定定位；B：将定位板定位固定到加工机床上，对石墨烯板表面进行加工至所需厚度。

优选的，所述步骤A中，所述定位板包括由一个或多个层叠的覆铜板以及设置在覆铜板底部的具有光滑表面的垫板，所述覆铜板上分别设置有贯穿的定位槽。覆铜板可以就地取材，成本较低，便于制作，利用多层覆铜板可以制作不同厚度的定位板以适应加工不同厚度需求的石墨烯板。

优选的，所述步骤A中，将石墨烯板放入所述定位槽内进行固定定位还包括在所述定位槽四周进行挤压的步骤。通过对由覆铜板上的定位槽四周进行挤压使得覆铜板内的树脂挤出，从而填补定位槽与石墨烯板边侧的空隙，提高定位板对石墨烯板的定位精度以及定位可靠性，避免加工时发生较大的位移影响加工精度。

优选的，所述步骤B中，还包括先将石墨烯板的一个表面加工至光滑，再利用该光滑的表面定位未加工的另一个表面。利用已加工好的一个光滑表面定位另一个未加工的表面，从而可以获得均匀的石墨烯板厚度，提高加工精度。

优选的，所述垫板为密胺板。密胺板坚固、韧性好，材料成本低。

优选的，所述步骤B中，对石墨烯表面进行加工至所需厚度是通过铣削加工方式完成的。铣削加工对于厚度较薄的石墨烯板来说较为合适，因为其刀头直径小，加工精度高，同时，不会影响到定位板，而磨床加工将受到定位板的制约。

一种加工石墨烯板的加工设备，包括：一设置有定位槽的定位板，以及用于加工石墨烯板表面的加工机床。

优选的，所述定位板包括：一个或多个层叠的覆铜板以及设置在覆铜板底部的具有光滑表面的垫板，所述覆铜板上分别设置有贯穿的定位槽。覆铜板可以就地取材，成本较低，便于制作，利用多层覆铜板可以制作不同厚度的定位板以适应加工不同厚度需求的石墨烯板。

优选的，所述垫板为密胺板。密胺板坚固、韧性好，材料成本低。

优选的，所述加工机床为铣床。铣削加工对于厚度较薄的石墨烯板来说较为合适，因为其刀头直径小，加工精度高，同时，不会影响到定位板，而磨床加工将受到定位板的制约。

本发明由于利用一个设置有与石墨烯板形状相同的定位槽的定位板对所述石墨烯板进行固定定位，从而不需要对石墨烯板进行硬性装夹定位，也就是说其定位方式没有硬性的装夹，这样避免石墨烯板在加工时容易发生碎裂损坏；特别是对于需要加工至较薄的如1.5mm及以下厚度的石墨烯板来说，使用定位板固定定位不仅可以减少在加工过程中造成碎裂损坏的可能性，而且也不需要专用的夹具进行装夹。

附图说明

图1是本发明实施例的定位板的结构简图；

图2是本发明实施例的定位板对石墨烯板进行固定定位的结构示意图；

图3是本发明实施例的石墨烯板的加工设备示意图；

图4是本发明实施例的石墨烯板加工方法流程示意图。

其中：1、定位板，7、石墨烯板，10、覆铜板，11、定位槽，12、定位孔，20、垫板，40、加工机床，41、主轴，42、铣刀。

具体实施方式

如图4所示，本发明提供一种加工石墨烯板的方法，包括步骤：A：提供一定位板，所述定位板上设置有与所述石墨烯板形状相同的定位槽，将石墨烯板放入所述定位槽内进行固定定位；B：将定位板定位固定到加工机床上，对石墨烯板表面进行加工至所需厚度。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

如图4所示，本实施例中加工石墨烯板的方法分别包括：

步骤A1：提供一如图1所示的由覆铜板10及垫板20组成的并设置有定位槽11的定位板1，如图2所示，将石墨烯板7放入所述定位槽11内实现固定定位；

步骤A2：对定位槽11边缘进行挤压，使覆铜板10内的树脂挤出并填补石墨烯板7边侧与定位槽11之间的间隙；

步骤B1：如图3所示，将定位板定位固定到加工机床40上，对石墨烯板7的一个表面进行加工至光滑；

步骤B2：利用已加工至光滑的一面定位石墨烯板7，对另一面进行加工至所需厚度。

本实施例所述步骤A1中，如图1所示，定位板1是由一个或多个覆铜板10层叠而成，本实施例中的定位板1包括多个覆铜板10，多个覆铜板10上的同一位置设置有大小相同的贯穿的定位槽11，通过定位槽11的槽壁实现对石墨烯板7边缘的固定定位。定位板1的底部设置有垫板20，从而从定位槽11底部对石墨烯基板的一个表面进行定位；该垫板20由坚固、韧性好、材料成本低的密胺板制作而成，且具有光滑的表面结构，从而可以对石墨烯板7进行精确的定位。

本实施例所述步骤A2中，如图2所示，当石墨烯板7被放入定位板1的定位槽11中时，通过挤压覆铜板10上的定位槽11四周，使覆铜板10内的树脂被挤出，从而填补定位槽11与石墨烯板7边侧的间隙，提高定位板1对石墨烯板7的定位精度以及定位可靠性，避免加工时发生较大的振动或位移影响加工精度。本实施例中，覆铜板10是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成，因而在本步骤A2中，对覆铜板10进行挤压使其内部的树脂挤出，得以填充石墨烯板7与定位槽11之间的间隙，提高定位精度，因此是本实施例选用覆铜板10制作定位板的重要因素之一；另外，定位板1选择覆铜板10制作定位槽11可以直接在工厂内进行取材，由于石墨烯板7常用于加工成电子元件等电子相关产品，其加工者大多也是由PCB加工厂家或者相关厂家，因而选用覆铜板10可谓是就地取材，加工较为方便。当然，也可以使用具有类似形状的板替代覆铜板使用，或者，通过特殊制定如利用一些填充物以及树脂形成中间层，再在两侧覆盖铜箔或其他金属层，在加工成定位板后也能具有相同或相近效果。

对于本实例的步骤B1，如图3所示，对石墨烯板7的加工机床40是采用铣床如高精度PCB锣机进行加工的，石墨烯板7定位固定在所述定位板1上，如图1-3所示，定位板1上设置有定位孔12，该定位板1通过该定位孔12定位到所述高精度PCB锣机40加工平台上。通过移动主轴41使铣刀42在石墨烯板7的表面进行铣削，直至整个石墨烯板7的一个表面变得光滑，之后将石墨烯板7进行翻转，将垫板20移到已加工至光滑的表面，利用具有光滑表面的垫板20及已加工至光滑的一个表面进行定位，对石墨烯板7的另一个未加工的表面进行加工，直至所需的厚度。这样，由于两个表面都经过加工，同时定位表面也是光滑的，从而可以得到厚度均匀的石墨烯板7。

当然，对石墨烯板7的加工不仅限于铣削的方式，如磨削也是可以的。

如图3所示，本实施例同时提供了加工石墨烯板的设备：包括：一设置有定位槽的定位板1，以及用于加工石墨烯板7表面的加工机床40即高精度PCB锣机。其中，定位板1包括多个覆铜板10以及一个设置在覆铜板10底部的垫板20，该垫板20为密胺板加工而成。

本发明由于没有硬性的装夹，从而比较适合于需加工至1.5mm及以下厚度的石墨烯板，当然，也适用于1.5mm以上的石墨烯板的加工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种加工石墨烯板的方法，其特征在于，包括步骤：

A：提供一定位板，所述定位板上设置有与所述石墨烯板形状相同的定位槽，所述定位板包括由一个或多个层叠的覆铜板以及设置在覆铜板底部的具有光滑表面的垫板，所述覆铜板上分别设置有贯穿的所述定位槽，将石墨烯板放入所述定位槽内进行固定定位，在所述定位槽四周进行挤压；

B：将定位板定位固定到加工机床上，对石墨烯板表面进行加工至所需厚度。

2.如权利要求1所述的一种加工石墨烯板的方法，其特征在于，所述步骤B中，还包括先将石墨烯板的一个表面加工至光滑，再利用该光滑的表面定位未加工的另一个表面。

3.如权利要求1所述的一种加工石墨烯板的方法，其特征在于，所述垫板为密胺板。

4.如权利要求1所述的一种加工石墨烯板的方法，其特征在于，所述步骤B中，对石墨烯板表面进行加工至所需厚度是通过铣削加工方式完成的。

5.一种加工石墨烯板的加工设备，其特征在于，包括：一设置有定位槽的定位板，以及用于加工石墨烯板表面的加工机床；所述定位板包括：一个或多个层叠的覆铜板以及设置在覆铜板底部的具有光滑表面的垫板，所述覆铜板上分别设置有贯穿的定位槽。

6.如权利要求5所述的一种加工石墨烯板的加工设备，其特征在于，所述垫板为密胺板。

7.如权利要求5所述的一种加工石墨烯板的加工设备，其特征在于，所述加工机床为铣床。