CN108423660A - 石墨烯加工装置 - Google Patents
石墨烯加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108423660A CN108423660A CN201810553986.3A CN201810553986A CN108423660A CN 108423660 A CN108423660 A CN 108423660A CN 201810553986 A CN201810553986 A CN 201810553986A CN 108423660 A CN108423660 A CN 108423660A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quartz ampoule
- graphene
- plant
- processing unit
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种石墨烯加工装置。这种石墨烯加工装置包括真空管式电炉、真空计、机械泵和气体输送管道，真空管式电炉上设有控制温度的温度控制仪和用于石墨烯制备的真空腔，真空腔内设有石英管，在石英管内设有衬底，在石英管的上下端设有加热单元，石英管的前端分别连接氢气管路、氩气管路和甲烷管路，石英管的末端连接输出管路，输出管路上设有真空计、液氮冷阱以及机械泵。通过有效控制制备腔室的生长温度，保证腔室内的真空度和气压，整个装置通过真空计实时采集的实际气压来形成反馈，与设定值进行比较，然后主要通过抽速恒定的机械泵以及流量计的流量来达到气压的设定值，从而构成一个稳定的压力控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工装置，尤其涉及一种石墨烯加工装置。
背景技术
目前石墨烯的制备方法主要有两种：机械方法和化学方法。机械方法通常是以石墨或膨胀石墨为原料，通过机械分离法、取向附生法来制备单层或多层石墨烯；化学方法目前主要用于实验室制备石墨烯，包括氧化石墨还原法和化学气相沉积法。化学气相沉积法加工的时候需要有效控制反应腔内的气体流量，现有技术中应用于大面积石墨烯加工系统的时候，控制系统在控制石墨烯生长过程中的核心控制参量往往会有偏差，需要一个完善的结构系统来进行调节、控制。
发明内容
本发明旨在解决上述缺陷，提供一种石墨烯加工装置。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种石墨烯加工装置包括真空管式电炉、真空计、机械泵和气体输送管道，真空管式电炉上设有控制温度的温度控制仪和用于石墨烯制备的真空腔，真空腔内设有石英管，在石英管内设有衬底，在石英管的上下端设有加热单元，石英管的前端分别连接氢气管路、氩气管路和甲烷管路，石英管的末端连接输出管路，输出管路上设有真空计、液氮冷阱以及机械泵。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述衬底为铜箔。在表面生长机制时需要具有较低溶碳量的金属机体，铜箔根据高温下吸附于金属表面的碳原子的二维生长合并性，可以制备石墨烯薄膜。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述氢气管路上设有流量计二，流量计二的气体流量范围为0~100sccm。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述氩气管路上设有流量计一，流量计一的气体流量范围为0-1000sccm。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述甲烷管路上设有流量计三，流量计三的气体流量范围为0~100sccm。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述石英管将真空管式炉分为上炉体和下炉体。
本发明的有益效果是：这种石墨烯CVD加工装置的结构简单，通过有效控制用于石墨烯制备腔室的生长温度，保证腔室内的真空度和气压，整个装置通过真空计实时采集的实际气压来形成反馈，与设定值进行比较，然后主要通过抽速恒定的机械泵以及流量计的流量来达到气压的设定值，从而构成一个稳定的压力控制系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明控制系统的结构示意图；
其中：1、真空管式电炉，2、温度控制仪，3、加热单元，4、石英管，5加热单元，6、氩气管路，7、氢气管路，8、甲烷管路，9、流量计一，10、流量计二，11、流量计三，12、真空计，13、液氮冷阱，14、机械泵。
具体实施方式
如图1所示，包括真空管式电炉1、真空计12、机械泵14和气体输送管道，真空管式电炉1上设有控制温度的温度控制仪2和用于石墨烯制备的真空腔，真空腔内设有石英管4，在石英管4内设有衬底15，在石英管4的上下端设有加热单元3、5，石英管4的前端分别连接氢气管路7、氩气管路6和甲烷管路8，石英管4的末端连接输出管路，输出管路上设有真空计12、液氮冷阱13以及机械泵14。图中的石墨烯加工装置主要由真空管式电炉1、复合式真空计12、机械泵14和连接气路四部分组成，真空管式电炉1上有温度控制仪2和石墨烯制备真空腔，温度控制仪2用于控制石墨烯制备腔室内的生长温度，并保证真空腔室内的真空度和气压；真空计12用于测量监控真空室内气压，并实时显示实际压力值；机械泵14用于提供系统的基本真空度和气体流速；连接气路包括氩气输送管路6、氢气输送管路7、甲烷输送管路8、氩气输送管路6上的流量计一9、氢气输送管路7上的流量计二10和甲烷输送管路上的流量计三11，流量计一9、流量计二10和流量计三11主要用于对相应管道内的气体流量的控制，进而调节真空室内的气压。
衬底为铜箔。在表面生长机制时需要具有较低溶碳量的金属机体，铜箔根据高温下吸附于金属表面的碳原子的二维生长合并性，可以制备石墨烯薄膜。
甲烷和氢气两种气体的流量范围0-100sccm，氩气的流量范围0-1000sccm。
如图2所示，加工装置利用WinCC组态软件设计上位机监控系统，通过MPI电缆和PLC进行实时通讯，使用RS232与温度控制仪2、真空计12设备进行串口通信，从而实现对整个控制系统的实时监控、数据处理。
PLC为核心控制器，主要负责整个系统的温度、压力与流量等各个信号的采集与处理，并实时向现场仪器发送控制命令，实现系统的稳定正常运行。
温度控制系统主要由上位机和真空管式电炉1组成，真空管式电炉1由温度控制仪2、石英管4以及真空密封件构成。石英管4将真空管式电炉1分为上炉体和下炉体。温控系统的控制对象为石墨烯制备腔室内的生长温度，温度设定值由上位机直接传动给温度控制仪2，而温度控制仪本身集成了模糊PID自整定控制算法，不断地采集石英管内的实际温度值，并与设定值比较，然后进行调节，直至达到设定值。同时，温度控制仪也将采集来的实际温度值传送给上位机，实现温度值的实时监控与记录。
气体控制系统主要由气路管道、流量计、机械泵等组成。气路管道用于向真空管式炉1的真空腔室内输送反应气体，因此要求具有良好的密封性以防止漏气；同时，流量计根据工艺要求实时调节气体流量，以保证石墨烯生产所必需的反应气体以及生长压力；在材料生长完成后通过液氮冷阱13装置对尾气进行适当处理，以减少环境污染。
这种石墨烯CVD加工装置的结构简单，通过有效控制用于石墨烯制备腔室的生长温度，保证腔室内的真空度和气压，整个装置通过真空计实时采集的实际气压来形成反馈，与设定值进行比较，然后主要通过抽速恒定的机械泵以及流量计的流量来达到气压的设定值，从而构成一个稳定的压力控制系统。
Claims (6)
1.一种石墨烯加工装置，包括真空管式电炉、真空计、机械泵和气体输送管道，其特征在于，所述真空管式电炉上设有控制温度的温度控制仪和用于石墨烯制备的真空腔，真空腔内设有石英管，在石英管内设有衬底，在石英管的上下端设有加热单元，石英管的前端分别连接氢气管路、氩气管路和甲烷管路，石英管的末端连接输出管路，输出管路上设有真空计、液氮冷阱以及机械泵。
2.如权利要求1所述的石墨烯加工装置，其特征在于：所述衬底为铜箔。
3.如权利要求1所述的石墨烯加工装置，其特征在于：所述氢气管路上设有流量计二，流量计二的气体流量范围为0~100sccm。
4.如权利要求1所述的石墨烯加工装置，其特征在于：所述氩气管路上设有流量计一，流量计一的气体流量范围为0-1000sccm。
5.如权利要求1所述的石墨烯加工装置，其特征在于，所述甲烷管路上设有流量计三，流量计三的气体流量范围为0~100sccm。
6.如权利要求1所述的石墨烯加工装置，其特征在于，所述石英管将真空管式炉分为上炉体和下炉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810553986.3A CN108423660A (zh) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 石墨烯加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810553986.3A CN108423660A (zh) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 石墨烯加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108423660A true CN108423660A (zh) | 2018-08-21 |
Family
ID=63164204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810553986.3A Withdrawn CN108423660A (zh) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | 石墨烯加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108423660A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109796008A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-05-24 | 东莞市长瑞精密设备制造有限公司 | 一种石墨烯电池负极材料及其处理工装 |
| CN110983292A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-10 | 南通普朗克石墨烯科技有限公司 | 电学测试监控反馈式化学气相沉积系统及其应用 |
| WO2020078480A1 (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | 深圳市纳设智能装备有限公司 | 一种开放式连续生长碳纳米材料的设备及制备方法 |
-
2018
- 2018-06-01 CN CN201810553986.3A patent/CN108423660A/zh not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020078480A1 (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | 深圳市纳设智能装备有限公司 | 一种开放式连续生长碳纳米材料的设备及制备方法 |
| CN109796008A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-05-24 | 东莞市长瑞精密设备制造有限公司 | 一种石墨烯电池负极材料及其处理工装 |
| CN109796008B (zh) * | 2019-01-19 | 2020-07-03 | 东莞市长瑞精密设备制造有限公司 | 一种石墨烯电池负极材料及其处理工装 |
| CN110983292A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-10 | 南通普朗克石墨烯科技有限公司 | 电学测试监控反馈式化学气相沉积系统及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108423660A (zh) | 石墨烯加工装置 | |
| CN102226643B (zh) | 回转窑自动控制系统及回转窑自动控制方法 | |
| CN110529736B (zh) | 一种化学气相沉积系统及供气装置和供气方法 | |
| CN104445986B (zh) | 一种用于晶体生长的石英安瓿的镀碳方法 | |
| CN204224702U (zh) | 一种用于制备石墨烯薄膜的化学气相沉积系统 | |
| CN208634792U (zh) | 一种蒸汽管线稳压装置 | |
| CN203794983U (zh) | 一种带滑轨的用于制备石墨烯的化学气相沉积装置 | |
| CN202913056U (zh) | 一种用于制备石墨烯薄膜的化学气相沉积装置 | |
| CN207717168U (zh) | 一种适用于脱硝流化床的压力测量装置 | |
| CN203363652U (zh) | 一种定量供气系统 | |
| CN104765385A (zh) | 一种电子束选区熔化气氛调控系统及调控方法 | |
| CN207990205U (zh) | 一种淋料用蒸汽供应系统 | |
| CN204639392U (zh) | 自动氩弧焊保护用氩气供给系统 | |
| CN201309963Y (zh) | 一种用于直流弧光放电pcvd金刚石薄膜制备的水冷基底托架装置 | |
| CN206709796U (zh) | 挤压产品平面校准系统 | |
| CN113684471B (zh) | 一种化学气相沉积过程中反应气氛的监控系统及方法 | |
| CN107937979A (zh) | 气相法晶体生长压力系统的模糊自适应控制方法 | |
| CN110482838B (zh) | 一种高世代基板玻璃喉管冷却装置及方法 | |
| CN207775088U (zh) | 一种可调节二氧化硫喷射角度的装置 | |
| CN102320736A (zh) | 光纤拉丝炉气体稳定控制装置及其控制方法 | |
| CN207675502U (zh) | 一种改善烟气取样管路堵塞的反吹装置 | |
| CN113248134A (zh) | 一种用于管内法制棒设备的压力调节装置及方法 | |
| CN105776843A (zh) | 制备低损耗光纤预制棒的沉积反应装置及压力调节方法 | |
| CN206783817U (zh) | 一种单晶炉四抽气口管道系统 | |
| CN207231222U (zh) | 一种管式炉系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180821 |