CN210572024U

CN210572024U - 一种评估石墨烯洁净度的装置

Info

Publication number: CN210572024U
Application number: CN201921124479.4U
Authority: CN
Inventors: 刘忠范; 彭海琳; 张金灿; 刘晓婷; 李广亮; 张月新; 贾开诚; 孙禄钊
Original assignee: Peking University; Beijing Graphene Institute BGI
Current assignee: Peking University; Beijing Graphene Institute BGI
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-07-16

Abstract

本实用新型一实施方式提供了一种评估石墨烯洁净度的装置，包括依次排布的预热区、负载区以及成像区；所述预热区包括第一加热器，所述预热区用以对待评估的石墨烯进行预热；所述负载区包括熏蒸部件，所述负载区用以将熏蒸样品负载于所述石墨烯的表面；所述成像区用以为负载有熏蒸样品的所述石墨烯采集图像。本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置，可实现石墨烯洁净度的无损、快速评估。

Description

一种评估石墨烯洁净度的装置

技术领域

本实用新型涉及石墨烯洁净度的评估，具体为一种利用水或四氯化钛负载大面积评估石墨烯洁净度的装置。

背景技术

石墨烯作为一种以sp²杂化碳键合形成的二维蜂窝状原子晶体，拥有众多的优异性质，如较高的迁移率(10⁶cm²/(V·s))、高热导率(5300 W/mK)、较高的光透过率(97.7％)、优异的机械强度及良好的生物相容性等。而石墨烯作为单原子层材料，它的性能与其表面状态密切相关。表面污染物的存在已被证实会对石墨烯的光、热、电等性能带来消极影响。因此，亟需一种有效的评估石墨烯洁净度的装置。

实用新型内容

本实用新型的一个主要目的在提供一种评估石墨烯洁净度的装置，包括依次排布的预热区、负载区以及成像区；所述预热区包括第一加热器，所述预热区用以对待评估的石墨烯进行预热；所述负载区包括熏蒸部件，所述负载区用以将熏蒸样品负载于所述石墨烯的表面；所述成像区用以为负载有熏蒸样品的所述石墨烯采集图像。

根据本实用新型一实施方式，所述装置包括干燥区，用以干燥采集图像后的所述石墨烯。

根据本实用新型一实施方式，在所述干燥区内设置有供气系统。

根据本实用新型一实施方式，所述装置包括传送部件，用以将所述石墨烯传送至所述预热区、所述负载区及所述成像区。

根据本实用新型一实施方式，所述传送部件包括传送带，所述传送带贯穿所述预热区、所述负载区及所述成像区。

根据本实用新型一实施方式，在所述传送带上设置有限位标记。

根据本实用新型一实施方式，在所述负载区内设置有第二加热器，所述第一加热器和所述第二加热器均位于所述传送带的下方。

根据本实用新型一实施方式，在所述成像区设置有可移动相机。

根据本实用新型一实施方式，所述熏蒸部件为喷淋器或雾化器。

根据本实用新型一实施方式，所述装置包括压力调控系统，用以调控所述装置内的压强。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置，可实现石墨烯洁净度的无损、快速评估。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

10、预热区；11、第一加热器；20、负载区；21、熏蒸部件；22、第二加热器；30、成像区；40、干燥区；51、传送带；52、链轮；100、石墨烯。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置，利用水与污染物和石墨烯的接触角的不同，或利用四氯化钛与水反应后，生成的二氧化钛可以选择性的吸附在污染物表面，可实时实现水滴或二氧化钛的负载，同时精确捕捉大面积石墨烯的洁净度情况。

如图1所示，本实用新型一实施方式提供了一种评估石墨烯洁净度的装置，包括依次排布的：预热区10、负载区20和成像区30；其中，预热区10用于对待评估的石墨烯100进行预热处理；负载区20用于将熏蒸样品负载于石墨烯100的表面；成像区30用于为负载有熏蒸样品的石墨烯100采集图像。

于一实施方式中，在预热区10设置有第一加热器11，第一加热器11可以是现有的加热器，例如恒温加热器。在预热区10内，通过第一加热器11可将石墨烯100加热至25～250℃，例如30℃、50℃、80℃、100℃、150℃、200℃等，通过第一加热器11可使石墨烯100的预热温度得到精确控制。

于一实施方式中，在预热区10内对石墨烯100进行的预热处理可在氮气保护下进行。

于一实施方式中，在预热区10内对石墨烯100进行的预热处理的时间可以是3～200分钟，例如3分钟、5分钟、10分钟、30分钟、60分钟、90分钟、100分钟、150分钟等。

于一实施方式中，在负载区20内设置有熏蒸部件21，进行作业时，石墨烯100可位于熏蒸部件21的下方，在熏蒸部件21的作用下，可实现熏蒸样品的雾化，雾化的熏蒸样品进一步附着于位于下方的石墨烯100的表面。

于一实施方式中，熏蒸样品为水或四氯化钛，当熏蒸样品为四氯化钛时，最后附着于石墨烯100表面的物质为四氯化钛与空气中的水反应生成的二氧化钛。

于一实施方式中，熏蒸部件21可以是现有的雾化器或喷淋器，其可精确控制熏蒸样品的供给量。

于一实施方式中，熏蒸部件21的材质为耐腐蚀材料。

于一实施方式中，还可在负载区20内设置测定温度和湿度的部件，例如数字式温湿度计，用于设定和测定负载区20内的温度和湿度，并可通过电脑或其他操作界面读取相应的温度、湿度数值。

于一实施方式中，在负载区20内设置有第二加热器22，第二加热器22用于为石墨烯100加热，以使进入负载区20的石墨烯100保持于相对恒定的温度。

于一实施方式中，第二加热器22可以是现有的加热器，例如恒温加热器。在负载区20内，通过第二加热器22可将石墨烯100加热至25～250℃。

于一实施方式中，第二加热器22可设置于熏蒸部件21的下方。

于一实施方式中，负载区20与其他区域完全隔绝，以避免腐蚀。

于一实施方式中，在成像区30内设置有可移动相机，可移动相机可以为现有的装置，其可以实现快速移动和成像。

于一实施方式中，可移动相机的移动精度为mm尺寸。

于一实施方式中，在与成像区30相邻的位置设置有干燥区40，干燥区40用以干燥采集图像后的石墨烯100。

于一实施方式中，在干燥区40内设置有供气系统，供气系统可提供氮气、氩气等，通过供气系统对石墨烯100进行快速吹扫，能够去除残留在石墨烯100表面的水雾，以避免对其后续使用的影响。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置中，设置有传送部件，用以将石墨烯100传送至预热区10、负载区20、成像区30、干燥区40。

于一实施方式中，传送部件可贯穿预热区10、负载区20、成像区30、干燥区40等各个区域设置，从而可以实现石墨烯100在各个区域内的自由移动。

于一实施方式中，传送部件包括传送带51和多个链轮52，传送带51为环形，其通过链轮52的作用在各个区域内做旋转或往复运动。

于一实施方式中，在传送带51上设置有限位标记，以保证石墨烯100每次放置于相同的位置，该限位标记可以是刻画于传送带51上的一条或多条线。

于一实施方式中，传送带51的材质为耐高温材料，且长时间暴露于空气湿度较大的环境中仍具有较高的稳定性。

于一实施方式中，第一加热器11和第二加热器22均可设置于传送带51的下方，以便于对放置于传送带51上的石墨烯100进行加热。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置中，设置有压力调控系统，用以调控整个装置内的压强。

于一实施方式中，压力调控系统可提供微正压气氛或负压气氛。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置中，设置有控制系统，其为整个装置的集成的控制系统，可对预热区10、负载区20、成像区30、干燥区40内的部件或装置进行控制。

于一实施方式中，控制系统与压力调控系统相连，用于调控整个装置内的压强。

于一实施方式中，控制系统可对预热区10内氮气的流量进行控制。

于一实施方式中，控制系统与第一加热器11、第二加热器22相连，可通过控制系统对处于不同区的第一加热器11和第二加热器22分别进行控制，来调节加热温度。

于一实施方式中，控制系统与可移动相机相连，通过控制系统不仅可控制相机移动的方向和距离，还可将相机采集的图像实时传送至控制系统的处理器，例如电脑，以进行后续的分析处理。

于一实施方式中，控制系统与供气系统相连，用以调控气体流量。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置，通过将相机倾斜一定角度并采集负载后石墨烯100表面的图像，获取水与石墨烯100的接触角，并利用接触角的不同，读取每一个水滴的接触角，统计所有的接触角并做统计分布，通过计算可得出石墨烯100的洁净度。

本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置，也可通过二氧化钛的密度分布情况评估石墨烯的洁净度情况，具体如下：通过读取单位毫米面积下二氧化钛的颗粒数，并将每个区读取的数值整合为整个图像，从而计算得出石墨烯100的洁净度。

以下，结合图1及具体实施例对本实用新型一实施方式的评估石墨烯洁净度的装置做进一步说明。

实施例1

(1)在传送带51的作用下，石墨烯100样品从图示左侧进入预热区10内第一加热器11的上方，在氮气保护下进行加热处理5min；

(2)之后，传送带51将石墨烯100样品送入负载区20，停留在熏蒸部件21的下方、第二加热器22的上方进行水蒸气熏蒸处理，其中水蒸气的提供量通过高效雾化器精确控制；

(3)石墨烯100样品完成水滴负载后，在饱和水蒸气氛围下通过传送带51稳定的移动到成像区30，并利用成像区30的可移动相机对其表面水滴分布进行图像采集；

(4)样品拍照结束后，石墨烯100样品进入干燥区40，通过来自供气系统的干净氮气的吹扫，去除表面水雾，不影响样品的后续使用。

将采集的图像进行分析、计算，得出石墨烯100样品的洁净度。

实施例2

(1)在传送带51的作用下，石墨烯100样品从图示左侧进入预热区10内第一加热器11的上方，在氮气保护下进行加热处理3min；

(2)之后，传送带51将石墨烯100样品送入负载区20，停留在熏蒸部件21的下方、第二加热器22的上方进行四氯化钛熏蒸处理；

(3)石墨烯100样品完成二氧化钛负载后，通过传送带51稳定的移动到成像区30，并利用成像区30的可移动相机对其表面的二氧化钛颗粒分布进行图像采集；

(4)样品拍照结束后，石墨烯100样品移动到干燥区40并取出样品。

除非特别限定，本实用新型所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本实用新型所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本实用新型的保护范围，本领域技术人员可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本实用新型不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims

1.一种评估石墨烯洁净度的装置，其特征在于，包括依次排布的：

预热区，包括第一加热器，所述预热区用以对待评估的石墨烯进行预热；

负载区，包括熏蒸部件，所述负载区用以将熏蒸样品负载于所述石墨烯的表面；以及

成像区，用以为负载有熏蒸样品的所述石墨烯采集图像。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括干燥区，用以干燥采集图像后的所述石墨烯。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述干燥区内设置有供气系统。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括传送部件，用以将所述石墨烯传送至所述预热区、所述负载区及所述成像区。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传送部件包括传送带，所述传送带贯穿所述预热区、所述负载区及所述成像区。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述传送带上设置有限位标记。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述负载区内设置有第二加热器，所述第一加热器和所述第二加热器均位于所述传送带的下方。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述成像区设置有可移动相机。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述熏蒸部件为喷淋器或雾化器。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括压力调控系统，用以调控所述装置内的压强。