CN108059367A - 一种cvd石墨烯复合玻璃的制备及应用 - Google Patents

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Abstract

一种CVD石墨烯复合玻璃的制备及应用，包括在玻璃一个表面上沉积石墨烯CVD膜；将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧的玻璃上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃‑石墨烯‑玻璃的一个整体；在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1‑3秒温度可到50‑75℃。本发明利用石墨烯高比表面积、二维纳米结构的特点，使石墨烯CVD膜中形成均匀的导电导热通路，施加电压即可快速升温。石墨烯CVD膜单层石墨烯透明的特性，制备的可发热玻璃在汽车前挡风玻璃冬季除雪除霜，房屋除雪除霜领域有重大应用。石墨烯CVD膜单层石墨烯效应，用计算机产生实时三维信息，应用于玻璃增强现实技术。

Description

一种CVD石墨烯复合玻璃的制备及应用
技术领域
本发明涉及一种石墨烯材料技术领域，尤其是涉及一种CVD石墨烯复合玻璃的制备及应用。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维晶体材料，因其具有独特的结构，优异的电学、力学、光学、化学及热学等性能成为许多人研究的热点。
石墨烯CVD制备法被认为最有希望制备出高质量、大面积的石墨烯，是产业化生产石墨烯薄膜最具潜力的方法。化学气相沉淀CVD法具体过程是：将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底Cu、Ni表面，反应持续一定时间后进行冷却，冷却过程中在基底表面便会形成数层或单层石墨烯，此过程中包含碳原子在基底上溶解及扩散生长两部分。该方法与金属催化外延生长法类似，其优点是可以在更低的温度下进行，从而可以降低制备过程中能量的消耗量，但需进行石墨烯与基底的分离，如石墨烯与基底通过化学腐蚀金属方法容易地分离，后续还需对石墨烯进行加工处理，才能进行应用，石墨烯的转移过程复杂。
建筑玻璃的除雪除雾，一般还是以人工为主，费时费力，尤其高层建筑的清理存在安全隐患。而汽车前挡风玻璃因其特殊性，需提升其力学强度，特别是在高速运动发生破裂时，飞溅的玻璃会对车内成员和行人产生严重的生命威胁。在北方冬季，汽车玻璃的除霜除雾是一个很大的问题，需开发一款快速除霜除雾的汽车玻璃系统。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种CVD石墨烯复合玻璃的制备及应用。本发明生产效率高，绿色环保，工艺管控简便，为石墨烯的应用开发了一种新的方式。
本发明的技术方案如下：
一种CVD石墨烯复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室；
(2)可发热玻璃的制备：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1-3秒温度到50-75℃。
所述的制备方法在玻璃增强现实技术中的应用，在上述步骤(2)中将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上链接到计算机控制；利用石墨烯CVD膜单层石墨烯效应，用计算机产生实时三维信息反应在石墨烯CVD膜上，即应用于玻璃增强现实技术。
步骤(1)中所述气态碳源、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为1：1-5：0.1-0.5。所述气态碳源为甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2中的至少一种。所述压力为0.5-2.5Mpa。所述温度为三档，为高温>800℃，中温500-800℃，低温<500℃。所述正负电场施加时玻璃基材一侧为电场负极。
本发明有益的技术效果在于：
(1)开发了一种新的石墨烯CVD膜制备方式方法；(2)制备的石墨烯CVD膜技术路线成熟，工艺管控简便，适合工业化大生产；(3)提供了一种石墨烯基自发热夹层玻璃的制备及应用方法；(4)实现了石墨烯在建筑、汽车等领域的应用；(5)拓宽了石墨烯的下游应用范围。
本发明CVD石墨烯复合玻璃的制备为石墨烯的下游应用开辟了一种新的可实现方法，易于实现工业化，开发了石墨烯在建筑、汽车等领域中的应用。石墨烯CVD膜与玻璃进行复合后，制成的石墨烯夹层玻璃，可以很好的应用在建筑玻璃、汽车玻璃中，尤其应用在高层建筑、汽车前挡风玻璃上。
附图说明
图1是本发明提供的自发热夹层玻璃示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，气态碳源、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为1：1：0.1，气态碳源为甲烷CH4，控制温度为高温900℃，控制压力为0.5Mpa，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在耐高温玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室。
(2)可发热玻璃的制备：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧的玻璃上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1-3秒温度可到50-75℃。
实施例2
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，气态碳源为乙炔C2H2，气态碳源、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为1：5：0.5，控制温度低温450℃，控制压力为2.5Mpa，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在耐温玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室。
(2)可发热玻璃的制备：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧的玻璃上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1-3秒温度可到50-75℃。
实施例3
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，气态碳源为甲烷CH4、乙烯C2H4，CH4、C2H4、气态碳源、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为0.7：0.3：2：0.3，控制温度为中温650℃，控制压力为1Mpa，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在耐中温玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室。
(2)玻璃增强现实技术：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧的玻璃上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上链接到计算机控制；利用石墨烯CVD膜单层石墨烯效应，用计算机产生实时三维信息反应在石墨烯CVD膜上，可应用于玻璃增强现实技术。
实施例4
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，气态碳源为乙烷C2H6、乙炔C2H2，C2H6、C2H2、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为0.5：0.5：3：0.2，控制温度为中温550℃，控制压力为2Mpa，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在耐中温玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室。
(2)玻璃增强现实技术：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧的玻璃上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上链接到计算机控制；利用石墨烯CVD膜单层石墨烯效应，用计算机产生实时三维信息反应在石墨烯CVD膜上，可应用于玻璃增强现实技术。

Claims (7)

1.一种CVD石墨烯复合玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)石墨烯CVD膜制备：将气态碳源、惰性气体、氧气通入反应室，控制压力、温度、气氛浓度，将气态碳源爆裂使C、H分离，然后在反应室中快速施加正负电场，加快C、H分离的同时，使碳快速在玻璃表面进行沉积生长一层石墨烯，撤走电场，将沉积一层石墨烯的玻璃自动分离出反应室；
(2)可发热玻璃的制备：将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上加上电极施加电压，即可产生热量，1-3秒温度到50-75℃。
2.权利要求1所述的制备方法在玻璃增强现实技术中的应用，其特征在于：
步骤(2)中将另一块玻璃覆盖在石墨烯CVD膜一侧上，合拢两块玻璃固定，形成玻璃-石墨烯-玻璃的一个整体，在两层玻璃中间的石墨烯CVD膜上链接到计算机控制；利用石墨烯CVD膜单层石墨烯效应，用计算机产生实时三维信息反应在石墨烯CVD膜上，即应用于玻璃增强现实技术。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述气态碳源、惰性气体、氧气的气氛浓度体积比为1：1-5：0.1-0.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述气态碳源为甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述压力为0.5-2.5Mpa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述(1)中所述温度为三档，为高温>800℃，中温500-800℃，低温<500℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述正负电场施加时玻璃基材一侧为电场负极。
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