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| 北大成功研發(fā)高性能石墨烯柔性透明電極連續卷對卷生產(chǎn)新工藝 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-15 11:27:55 瀏覽次數： |
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高性能石墨烯柔性透明電極連續卷對卷生產(chǎn)新工藝 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石墨烯薄膜具有優(yōu)異的透光性和導電性以及機械柔性，在透明導電薄膜領(lǐng)域具有很大的應用前景。然而目前基于石墨烯的透明導電薄膜仍然存在導電性不夠高、穩定性不夠好、難以實(shí)現低成本大面積制備等挑戰性問(wèn)題。
針對這些問(wèn)題，近日，北京大學(xué)納米化學(xué)研究中心的研究人員在高品質(zhì)石墨烯薄膜可控生長(cháng)的前期工作基礎上(Nano Lett. 2011, 11, 1106; Nature Commun. 2012, 3, 1280; Acc. Chem. Res. 2013, 46, 2263; Nature Commun. 2015, 6, 6519)，開(kāi)發(fā)出一種新的卷對卷連續快速生長(cháng)石墨烯薄膜的方法，設計并研制了可達到中試水平的石墨烯卷對卷化學(xué)氣相沉積系統，通過(guò)對石墨烯成核與生長(cháng)的調控，實(shí)現了大面積單層石墨烯薄膜在工業(yè)銅箔基底上卷對卷宏量制備。
研究人員還開(kāi)發(fā)了卷對卷熱壓印-電化學(xué)快速鼓泡轉移方法，避免了銅箔刻蝕的常規轉移工藝，實(shí)現了石墨烯從銅箔生長(cháng)基底直接向工業(yè)用PET柔性透明塑料基底的連續化無(wú)損轉移，從而制備了高品質(zhì)石墨烯/PET柔性塑料電極。此工藝突破了大尺寸石墨烯薄膜的連續化生產(chǎn)瓶頸，還實(shí)現了銅箔的反復利用，與綠色、可持續工業(yè)生產(chǎn)工藝兼容，在降低工業(yè)生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)能方面富有競爭優(yōu)勢。
在此基礎上，研究人員在石墨烯快速轉移過(guò)程中，將金屬納米線(xiàn)(銀納米線(xiàn)、銅納米線(xiàn)等)網(wǎng)絡(luò )直接封裝在石墨烯與柔性塑料基底之間，批量制備了石墨烯/金屬納米線(xiàn)/PET的復合型柔性導電薄膜。測試表明，相對于單組分的石墨烯或者金屬納米線(xiàn)透明電極，石墨烯/納米線(xiàn)/PET柔性透明電極顯示出超高的導電性和透光性(表面電阻低至8歐姆，且透光性高達94%)、優(yōu)異的機械柔性和抗剝離性能、出色的化學(xué)穩定性和抗蝕性，在惡劣的工作環(huán)境中具有優(yōu)良的耐久性能，在下一代柔性電子和光電子領(lǐng)域有重大的潛在應用價(jià)值。與商品化的ITO電極相比，石墨烯/納米線(xiàn)/PET柔性透明電極具有更高的導電性、透光性、機械強度和柔韌性，能夠制成可以彎曲、折疊的光電器件。
北京大學(xué)與斯坦福大學(xué)的研究人員合作，將石墨烯/納米線(xiàn)/PET柔性透明電極應用于電致變色器件，成功制備了變色速度快、循環(huán)穩定性能好的柔性電致變色器件。這種連續卷對卷CVD生長(cháng)-封裝轉移-無(wú)損剝離的快速制備石墨烯薄膜的方法突破了諸多技術(shù)瓶頸，實(shí)現了高品質(zhì)石墨烯薄膜和高性能柔性透明電極的連續化和規?；a(chǎn)，并降低了化學(xué)氣相沉積生長(cháng)法的生產(chǎn)成本，具有工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。
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