CN105589598B - 一种图案化石墨烯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图案化石墨烯的制造方法，该方法包括如下步骤：（1）在目标基体的表面印刷图案化的可剥胶，固化；（2）再在目标基体的表面转移石墨烯；（3）将可剥胶揭除，即得到图案化的石墨烯。本发明采用可剥胶工艺替代传统的激光扫除石墨烯工艺，一方面可以解决粉尘污染石墨烯的问题，降低工艺复杂度，提高工艺的效率和产品的良率，同时可以不受激光图案化石墨烯工艺时间较长的困扰，又可以释放激光设备的产能，降低图案化石墨烯的工艺成本。

Description

一种图案化石墨烯的制造方法
技术领域
本发明属于透明导电薄膜材料领域，具体涉及一种图案化石墨烯的制造方法。
背景技术
由于金属电极跟石墨烯薄膜之间的附着力较弱，将石墨烯薄膜制造成功能器件的过程中都要对石墨烯薄膜进行图案化操作，保证金属电极跟衬底有较好的结合力同时跟石墨烯薄膜间有良好的电性连接，当前图案化石墨烯广泛采用的是激光蚀刻工艺，但是激光工艺方法存在如下一些问题：
1、采用激光扫除石墨烯的过程中，容易出现一些碳粉尘，落在石墨烯薄膜的表面污染石墨烯薄膜，石墨烯薄膜不像ITO薄膜那样可以擦拭除尘，只能用氮气枪吹扫除尘，但是不一定能完全吹扫干净，无形之中增加了工艺复杂度，降低了工艺效率和产品的外观良率；
2、激光扫除石墨烯的过程中，石墨烯有时不能被完全扫干净，导致金属电极与基材的附着力受影响，并可能引起金属线条的断裂，降低产品的功能良率；
3、采用激光图案化石墨烯的工艺时间较长，效率偏低；
4、由于激光设备昂贵，采用激光图案化石墨烯的工艺成本较高；
以上这些问题导致了石墨烯图案化的过程中，工艺较为复杂，效率和良率偏低，成本偏高的问题，限制了石墨烯薄膜应用技术的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种图案化石墨烯的制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种图案化石墨烯的制造方法，包括如下步骤：
（1）在目标基体的表面印刷图案化的可剥胶，固化；
（2）再在目标基体的表面转移石墨烯；
（3）将可剥胶揭除，即得到图案化的石墨烯。
进一步，所述目标基体为塑料或玻璃。
更进一步，所述塑料为聚乙烯（PE）、聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)、定向聚丙烯(OPP)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、光学膜OCA、AR保护膜、全氟磺酸树脂膜或聚酰亚胺膜(PI)或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。
进一步，步骤（1）采用丝网印刷法印刷可剥胶。
进一步，步骤（2）采用胶膜转移法将石墨烯转移到目标基体表面上。
更进一步，所述胶膜为硅胶膜、PMMA胶膜、聚酰亚胺胶膜、PU胶膜或热释放胶带。
上述图案化石墨烯的制造方法在制作石墨烯功能器件中的应用。
进一步，所述石墨烯功能器件为触控传感器、发热膜、电磁屏蔽膜或电致变色膜。
本发明采用可剥胶工艺替代传统的激光扫除石墨烯工艺，一方面可以解决粉尘污染石墨烯的问题，降低工艺复杂度，提高工艺的效率和产品的良率，同时可以不受激光图案化石墨烯工艺时间较长的困扰，又可以释放激光设备的产能，降低图案化石墨烯的工艺成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明图案化石墨烯的工艺流程示意图，其中，1、基材；2、图案化的可剥胶；3、石墨烯薄膜；4、揭除可剥胶的区域；5、图案化石墨烯；
图2是叉指电极结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1、如图1所示，在PET基材的表面丝网印刷上图案化的可剥胶（ALS-1003，艾莱士），图案为配合触控传感器的电极边框图，印刷后，放入烘箱140℃烘烤干燥10分钟；
2、取出干燥好的PET/图案化可剥胶，采用硅胶膜转移法向PET/图案化可剥胶转移石墨烯，过程如下：用硅胶膜与生长在金属衬底上的石墨烯贴合，然后化学腐蚀除去金属衬底，得到硅胶膜/石墨烯（具体可参考专利201410238058.X），再将硅胶膜/石墨烯与PET/图案化可剥胶贴合，放入烘箱100℃烘烤10分钟后，取出样品冷却，揭除表面的硅胶膜，即得到PET/图案化可剥胶/石墨烯；
3、手工揭除图案化可剥胶，即得到PET/图案化石墨烯；
4、在图案化石墨烯的区域丝网印刷上银浆料，然后在130℃烘烤干燥60分钟，使得银电极跟基材连接良好同时与石墨烯也有良好的电性连接，再经过激光蚀刻、贴合、切割等步骤即得到石墨烯触控传感器（结构以及制程工艺均可参考ITO触控传感器）。
本发明的石墨烯采用常规化学气相沉积法生长。
实施例2
1、在玻璃基材的表面丝网印刷上图案化的可剥胶（TF323，爱邦），图案为配合触控传感器的电极边框图，印刷后，放入烘箱130℃烘烤干燥30分钟；
2、取出干燥好的玻璃/图案化可剥胶，采用亚克力（PMMA）胶膜转移法将生长在金属衬底上的石墨烯转移到玻璃/图案化可剥胶上，转移操作过程与实施例1相同，得到玻璃/图案化可剥胶/石墨烯薄膜；
3、采用自动化揭膜机揭除图案化可剥胶，即得到玻璃/图案化石墨烯；
4、在图案化石墨烯的区域丝网印刷上铜浆料，然后于135℃烘烤干燥40分钟，使得铜电极跟基材连接良好同时与石墨烯也有良好的电性连接，再经过激光蚀刻、贴合、切割等步骤即得到石墨烯触控传感器。
实施例3
1、在聚酰亚胺薄膜（PI）基材的表面丝网印刷上图案化的可剥胶（HF-8001，华飞新材），图案为配合发热膜的叉指电极图（如图2所示），印刷后，放入烘箱135℃烘烤干燥20分钟；
2、取出干燥好的PI/图案化可剥胶，采用硅胶膜转移法将生长在金属衬底上的石墨烯转移至PI/图案化可剥胶上：先用硅胶膜与生长在金属衬底上的石墨烯贴合，然后化学腐蚀除去金属衬底，得到硅胶膜/石墨烯，再将硅胶膜/石墨烯与PI/图案化可剥胶贴合，采用覆膜机进行热辊压，辊压温度为120℃，辊压两遍，辊压速率10mm/s，样品冷却后，揭除表面的硅胶膜，即得到PI/图案化可剥胶/石墨烯；
3、手工揭除图案化可剥胶，即得到PI/图案化石墨烯；
4、在图案化石墨烯的区域丝网印刷上银浆料，然后于135℃烘烤干燥40分钟，使得银电极跟基材连接良好同时与石墨烯也有良好的电性连接，再经过贴合、切割等步骤即得到石墨烯发热膜。
实施例4
1、在玻璃基材的表面丝网印刷上图案化的可剥胶（W-1072，威尔思），图案为配合发热膜的叉指电极图，印刷后，放入烘箱140℃烘烤15分钟；
2、取出干燥好的玻璃/图案化可剥胶，采用亚克力胶膜转移法向玻璃/图案化可剥胶上转移一层石墨烯，操作转移过程与实施例1相同，得到玻璃/图案化可剥胶/石墨烯；
3、手工揭除图案化可剥胶，即得到玻璃/图案化石墨烯；
4、在图案化石墨烯的区域丝网印刷上银铜浆料，然后于130℃烘烤30分钟，使得银铜电极跟基材连接良好同时与石墨烯也有良好的电性连接，再经过贴合、切割等步骤即得到石墨烯发热膜。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种图案化石墨烯的制造方法，包括如下步骤：
（1）在目标基体的表面印刷图案化的可剥胶，固化；
（2）再在目标基体的表面转移石墨烯，将转移石墨烯后的目标基体放入烘箱100℃烘烧10分钟或者采用覆膜机进行热辊压，辊压温 度为120℃，辊压两遍，辊压速率10mm/s；
（3）将可剥胶揭除，即得到图案化的石墨烯。
2.根据权利要求1所述图案化石墨烯的制造方法，其特征在于，所述目标基体为塑料或玻璃。
3.根据权利要求2所述图案化石墨烯的制造方法，其特征在于，所述塑料为聚乙烯、聚苯二甲酸乙二醇酯、定向聚丙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、光学膜OCA、AR保护膜、全氟磺酸树脂膜或聚酰亚胺膜或聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根据权利要求1所述图案化石墨烯的制造方法，其特征在于，步骤（1）采用丝网印刷法印刷可剥胶。
5.根据权利要求1所述图案化石墨烯的制造方法，其特征在于，步骤（2）采用胶膜转移法将石墨烯转移到目标基体表面上。
6.根据权利要求5所述图案化石墨烯的制造方法，其特征在于，所述胶膜为硅胶膜、PMMA胶膜、聚酰亚胺胶膜、PU胶膜或热释放胶带。
7.根据权利要求1-6任一项所述图案化石墨烯的制造方法在制作石墨烯功能器件中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述石墨烯功能器件为触控传感器、发热膜、电磁屏蔽膜或电致变色膜。
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