TW201425218A - 從蝕刻液中取出碳複合積層的方法 - Google Patents

Abstract

一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，包含以下步驟：提供碳複合積層體，包括金屬層及碳複合積層，其中，該碳複合積層包括碳層及高分子層；提供一大於碳複合積層周長且設置在該高分子層上的多孔性支撐基材；接著，與一蝕刻液接觸，以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。本發明的方法透過使用多孔性支撐基材，提供取出碳複合積層的施力點，繼而可輕易將該碳複合積層從蝕刻液中取出，且不會導致碳複合積層破膜。

Description

從蝕刻液中取出碳複合積層的方法

本發明是有關於一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，特別是指一種使用多孔性支撐基材從蝕刻液中取出碳複合積層的方法。

氧化銦錫(Indium tin oxide，簡稱ITO)透明導電膜具有高透光性及良好導電性，因此，被廣泛應用於觸控面板及發光二極體等領域。然，一般ITO透明導電膜的製程需經高溫處理且製程繁雜，以及氧化銦錫成本高，不符合業者的使用及成本效益。因此，各種可取代ITO的新穎材料，如導電高分子，銀漿，奈米碳管或石墨烯等材料，逐漸被開發。其中，相較於ITO透明導電膜，石墨烯導電膜具有高度撓曲性，且其導電特性不因彎曲捲撓而有任何影響，繼而可應用於軟性產品(如軟性顯示器或太陽能板等)上。

目前從蝕刻液中取出石墨烯導電膜的方法包含以下步驟：將一石墨烯複合積層體置於一蝕刻液中，其中，該石墨烯複合積層體包括一金屬層及一設置在金屬層上的石墨烯導電膜；接著，利用蝕刻液使金屬層脫離石墨烯導電膜；之後，利用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片於蝕刻液中撈出石墨烯導電膜，並置於去離子水中進行清洗，以利後續應用，如將所獲得的石墨烯導電膜轉移至其他基材(如軟性高分子基材)上。然，在製備大尺寸的石墨烯導電膜時，因石墨烯導電膜具有撓曲性，且其會隨蝕刻液的流動 而漂移，使得用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片撈出石墨烯導電膜的操作過程中，易使石墨烯導電膜破膜，且撈出石墨烯導電膜時，因在緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片與石墨烯導電膜的界面間仍存在有蝕刻液，因此，撈出的瞬間，會造成石墨烯導電膜漂移，使得其部份露於緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片外，導致撈出時無法保持石墨烯導電膜的整片完整性，不符合產業使用效益。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法。該方法不需使用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片，即可輕易地將該碳複合積層從蝕刻液中取出，且不會導致碳複合積層破膜。

於是，本發明從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在該金屬層上的碳層及一設置在碳層上的高分子層；提供一大於碳複合積層周長且設置在該高分子層上的多孔性支撐基材；接著，與一蝕刻液接觸，以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。

本發明之第二目的，即在提供一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法。

於是，本發明從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在該金屬層上的碳層及一設置在該碳層上的高分子層；提供一大於該碳複合積層周長且位於該碳複合積層體下方的多孔性支撐基材；將該碳複合積層體及多孔性支撐基材置於一蝕刻液中，且使該多孔性支撐基材實質上接觸該碳複合積層體，透過蝕刻液以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。

本發明之功效在於：透過使用多孔性支撐基材，可輕易地將該碳複合積層從蝕刻液中取出，且不會導致碳複合積層破膜。再者，該多孔性的特性可有效地提供溶劑揮發的出口，避免溶劑殘留，導致支撐基材與碳層間密合性不佳的問題產生，且亦可提供蝕刻液流出的出口，避免從蝕刻液取出的過程中碳複合積層漂移，影響碳複合積層的完整性。

本發明從蝕刻液中取出碳複合積層的方法的第一實施態樣，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在 該金屬層上的碳層及一設置在碳層上的高分子層；提供一大於碳複合積層周長且設置在該高分子層上的多孔性支撐基材；接著，與一蝕刻液接觸，以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。

該方法透過將多孔性支撐基材直接固定在該碳複合積層上，可使該碳複合積層不會在蝕刻液中漂移且捲曲，再者，提供取出該碳複合積層的施力點，以利該碳複合積層取出，且取出該碳複合積層時，可避免該碳複合積層破膜的問題產生。

該金屬層例如但不限於鎳層或銅層。

該碳層的平均厚度範圍為10nm以下。該碳層可以是單層所組成或複數層所組成。該碳層中的碳例如但不限於石墨、石墨烯、奈米碳管或富勒烯等。較佳地，該碳層中的碳是擇自於石墨、石墨烯、奈米碳管或富勒烯。

該高分子層的平均厚度範圍為500μm以下。

該高分子層中所使用的高分子材料並無特別的限制，只要能使該多孔性支撐基材固定在碳層上即可。較佳地，該高分子層是由一混合物所構成，且該混合物包括至少一由下列群組所組成的高分子材料：聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，簡稱PVA)及聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，簡稱PDMS)。該高分子層可由一供黏著用組成物經加熱處理所形成。該供黏著用組成物並無 特別的限制，只要在固化後，能將該多孔性支撐基材固定在碳層上即可。該供黏著用組成物包括高分子材料及溶劑。該高分子材料如同上述，故不再贅述。該溶劑的選擇需搭配所使用的高分子材料，故只要能溶解該高分子材料皆可。該加熱處理並無特別限制，只要不會損害碳複合積層及多孔性支撐基材的性能，且能將該供黏著用組成物中的溶劑移除皆可。

該多孔性支撐基材並無特別的限制，只要具有多孔性且可支撐碳複合積層避免捲曲，以及保持該碳複合積層的完整性，避免破損即可。該多孔性支撐基材的多孔性的特性除於製備碳複合積層的過程，可有效地提供該黏著用組成物中的溶劑揮發出口，避免溶劑殘留，導致支撐基材與高分子層間密合性不佳的問題產生。較佳地，該多孔性支撐基材是擇自於多孔性抗腐蝕金屬材或多孔性抗腐蝕高分子材。

該多孔性抗腐蝕金屬材可以是具有抗腐蝕的金屬材所構成，或是表面塗有抗腐蝕塗層的金屬材所構成。該多孔性抗腐蝕金屬材中的金屬可單獨或混合使用，該金屬例如但不限於不鏽鋼、鎳或鈦等。該具抗腐蝕高分子材中的高分子可單獨或混合使用，該高分子例如但不限於天然高分子或合成高分子等。該天然高分子例如但不限於棉花纖維、蠶繭纖維或木漿纖維等。

該合成高分子例如但不限於聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，簡稱PET)、聚乙烯 (polyethylene，簡稱PE)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene，簡稱PTFE)、聚醯胺(polyamide，簡稱PA)、聚丙烯(polypropene，簡稱PP)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，簡稱PVC)、聚氟化二乙烯(polyvinylidene difluoride，簡稱PVDF)或由不同單體分子聚合所得共聚高分子(copolymers)等。該共聚高分子例如是由乙烯和乙酸乙烯酯共聚所得的乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，簡稱EVA)。

該多孔性支撐基材是擇自於不鏽鋼網、鎳網、鈦網、聚乙烯網、聚丙烯網、聚對苯二甲酸乙二醇酯網、絲綢、棉布、纖維布或紙張。

該蝕刻液並無特別的限制，只要不會損害碳複合積層體及多孔性支撐基材的性能，且能移除碳複合積層體中的金屬層皆可。該蝕刻液可採以往使用的，例如，酸與其他活性金屬離子搭配而成的酸蝕刻液體。

本發明從蝕刻液中取出碳複合積層的方法的第二實施態樣，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在該金屬層上的碳層及一設置在該碳層上的高分子層；提供一大於碳複合積層周長且位於該碳複合積層體下方的多孔性支撐基材；將該碳複合積層體及多孔性支撐基材置於一蝕刻液中，且使該多孔性支撐基材上實質上接觸該碳複合積層體，透過蝕刻液以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔 性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。

該碳複合積層體中的金屬層、碳層及高分子層、多孔性支撐基材及蝕刻液如上所述，故不再贅述。

該多孔性支撐基材除上述優點外，當應用在該第二實施態樣時，拉取該多孔性支撐基材的周邊，可將該碳複合積層限定在該多孔性支撐基材的區域內，避免蝕刻液的流動使碳複合積層漂移，導致取出時碳複合積層部份露於多孔性支撐基材外，而影響碳複合積層的完整性。且該多孔性支撐基材的多孔性有利於蝕刻液與金屬層接觸，達到移除金屬層的效果；同時，於取出碳複合積層時，有利於蝕刻液的流出，減少蝕刻液存在於碳複合積層及多孔性支撐基材的界面，且取出的瞬間，可避免蝕刻液的流動使碳複合積層漂移，導致取出時碳複合積層部份露於多孔性支撐基材外，而影響碳複合積層的完整性。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

<實施例> <實施例1>

於15cm×30cm的銅層上以化學沉積法形成厚度為0.34nm的石墨烯層，接著，將一包含聚甲基丙烯酸甲酯與甲氧苯的供黏著用組成物塗佈於該石墨烯層上，之後，將聚乙烯(PE)高分子網放置於該供黏著用組成物上，並以80 ℃進行加熱，則於該石墨烯層與聚乙烯高分子網間形成一厚度約為100μm的聚甲基丙烯酸甲酯層，可透過聚甲基丙烯酸甲酯層將聚乙烯高分子網固定於石墨烯層上，接著，置於含酸與氯化鐵之典型銅蝕刻液中，以使該銅層脫離該石墨烯層，並拉取聚乙烯高分子網的周邊，將石墨烯複合積層由銅蝕刻液中取出。如圖1所示，該製法透過使用該聚乙烯高分子網確實可輕易地將石墨烯複合積層取出與清洗，且不會產生石墨烯破損的現象，繼而保持石墨烯複合積層的完整性。

<比較例1>

於10cm×10cm的銅層上以化學沉積法形成厚度為0.34nm的石墨烯層，接著，將一包含聚甲基丙烯酸甲酯與甲氧苯的供黏著用組成物塗佈於該石墨烯層上，並以80℃進行加熱，則於該石墨烯層上形成一厚度約為100μm的聚甲基丙烯酸甲酯層，接著，置於銅蝕刻液中，以使該銅層脫離該石墨烯層，並使用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片，將石墨烯複合積層由銅蝕刻液中取出。如圖2所示，該方法透過使用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯塑膠片將石墨烯複合積層取出，使得石墨烯複合積層產生破損的現象，繼而無法保持石墨烯複合積層的完整性。

<比較例2>

於15cm×30cm的銅層上以化學沉積法形成厚度為0.34nm的石墨烯層，接著，將一包含聚甲基丙烯酸甲酯與甲氧苯的供黏著用組成物塗佈於該石墨烯層上，之後，將 一緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜放置於該供黏著用組成物上，並以80℃進行加熱烤乾之動作，則於該石墨烯層與緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜間形成一厚度約為100μm的聚甲基丙烯酸甲酯層，並將緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜固定於石墨烯層上，接著，置於銅蝕刻液中，以使該銅層脫離該石墨烯層，並拉取緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的周邊，將石墨烯複合積層由銅蝕刻液中取出。如圖3所示，緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜與石墨烯層間會有氣泡存在，導致緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜與石墨烯層間密合性不佳，且乾燥不易與費時。

綜上所述，透過使用多孔性支撐基材，可輕易地將該碳複合積層從蝕刻液中取出，且不會導致碳複合積層破膜。再者，該多孔性的特性可有效地提供溶劑揮發的出口，避免溶劑殘留，導致支撐基材與碳層間密合性不佳的問題產生，且亦可提供蝕刻液流出的出口，避免從蝕刻液取出的過程中碳複合積層漂移，影響碳複合積層的完整性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

圖1是一示意圖，說明使用本發明從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，取出後的碳複合積層的外觀情況； 圖2是一示意圖，說明以往從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，取出後的碳複合積層的外觀情況；及圖3是一示意圖，說明使用緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜從蝕刻液中取出碳複合積層，碳複合積層與緻密性聚對苯二甲酸乙二醇酯膜間的密合性。

Claims (10)

1. 一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在該金屬層上的碳層及一設置在碳層上的高分子層；提供一大於碳複合積層周長且設置在該高分子層上的多孔性支撐基材；接著，與一蝕刻液接觸，以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。
2. 如請求項1所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該多孔性支撐基材是擇自於多孔性抗腐蝕金屬材或多孔性抗腐蝕高分子材。
3. 如請求項2所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該多孔性支撐基材是擇自於不銹鋼網、鎳網、鈦網、聚乙烯網、聚丙烯網、聚對苯二甲酸乙二醇酯網、絲綢、棉布、纖維布或紙張。
4. 如請求項1所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該碳層中的碳是擇自於石墨、石墨烯、奈米碳管或富勒烯，且該碳層的平均厚度範圍為10nm以下。
5. 如請求項1所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該高分子層的平均厚度範圍為500μm以下。
6. 如請求項1所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法， 其中，該高分子層是由一混合物所組成，且該混合物包括至少一由下列群組所組成的高分子材料：聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇及聚二甲基矽氧烷。
7. 一種從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，包含以下步驟：提供一碳複合積層體，包括一金屬層及一設置在該金屬層上的碳複合積層，其中，該碳複合積層包括一設置在該金屬層上的碳層及一設置在碳層上的高分子層；提供一大於碳複合積層周長且位於該碳複合積層體下方的多孔性支撐基材；將該碳複合積層體及多孔性支撐基材置於一蝕刻液中，且使該多孔性支撐基材上實質上接觸該碳複合積層體，透過蝕刻液以使該金屬層脫離該碳複合積層，並透過多孔性支撐基材取出該碳複合積層，並保持該碳複合積層完整性。
8. 如請求項7所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該多孔性支撐基材是擇自於多孔性抗腐蝕金屬材或多孔性抗腐蝕高分子材。
9. 如請求項8所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該多孔性支撐基材是擇自於不銹鋼網、鎳網、鈦網、聚乙烯網、聚丙烯網、聚對苯二甲酸乙二醇酯網、絲綢、棉布、纖維布或紙張。
10. 如請求項7所述的從蝕刻液中取出碳複合積層的方法，其中，該碳層中的碳是擇自於石墨、石墨烯、奈米碳管 或富勒烯。