用于柔性触控传感器的大尺寸石墨烯转移技术研究
本文选题:石墨烯 切入点:转移 出处:《合肥工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的六角形蜂窝状平面薄膜,是一种只有单原子层厚度的二维材料。由于它具有许多优异的性能,如高透光率,高的载流子迁移率和高导电性以及超高的强度等;这些在实际应用中都是非常关键的,因此,自从被发现以来,就引起了全世界广泛关注和研究。从微机械法剥离高定向热解石墨制备的第一片石墨烯,由于尺寸小,仅限于基础研究;到目前已经有很多种不同的方法来制备石墨烯,比如化学氧化还原法、SiC外延生长法以及在Ni、Ru、Ir、Cu等不同的金属衬底上生长的化学气相沉积法。其中化学气相沉积法已经广泛地应用于生产大面积、高质量的单层石墨烯,能满足触摸屏、太阳能、发光二极管、光电探测器、分子分离等工业领域石墨烯应用的需求;然而实际的很多应用,需要将生长在金属衬底上的石墨烯转移到所需要的目标衬底上。现阶段将金属基底上的石墨烯高质量、无破损、无聚合物残留地转移到目标基底如Si/SiO2、玻璃、PET上还存在着很大的挑战。本文开发了一种新型的转移方法将大面积的石墨烯直接高质量地转移到目标基底上;并且基于这种石墨烯薄膜,将其应用到了柔性触控传感器领域,成功制备了电容式柔性触摸屏。本文的主要工作如下:(1)开发了一种热辊压的转移技术,能一步直接将生长在铜箔衬底上的石墨烯大面积、高质量地转移到塑封膜(EVA/PET)基底上;对转移后的石墨烯进行了光学显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线电子能谱、紫外可见光谱的分析,进一步证明了转移到塑封膜基底上的石墨烯是完整的,无聚合物残留。优化转移工艺,经硝酸的掺杂可以将EVA/G/PET薄膜的方块电阻降到200Ω/sq,并且透光率还能保持86.7%以上。(2)研究了掺杂后G/EVA/PET薄膜的耐弯折性;测试在不同曲率半径和弯折次数下方块电阻的变化,结果表明在曲率半径2~90mm范围内弯折两次方块电阻几乎没有变化(变化率约为~0.01%),在曲率半径2mm条件下弯折一万次后方块电阻也几乎没有变化(变化率~0.02%)。说明G/EVA/PET薄膜具有出色的耐弯折性能。(3)基于G/EVA/PET薄膜良好的导电性、透光性、耐弯折性等特点,制备了柔性的电容式触摸屏。性能测试结果表明石墨烯基触摸屏在弯曲的状态下能很好的工作。
[Abstract]:Graphene is a hexagonal honeycomb planar film formed by carbon atoms in the form of sp2 hybrid. It is a two-dimensional material with the thickness of a single atomic layer. High carrier mobility and high conductivity, high strength, etc.; these are so critical in practical applications that, since they have been discovered, The first graphene produced by the micromechanical stripping of highly oriented pyrolytic graphite is limited to basic research because of its small size. There are many different methods for the preparation of graphene. For example, chemical redox method, sic epitaxial growth method and chemical vapor deposition method grown on different metal substrates, such as Nielu, Irn, Cu, etc., in which the chemical vapor deposition method has been widely used to produce monolayer graphene with large area and high quality. To meet the needs of industrial applications such as touch screens, solar energy, light-emitting diodes, photodetectors, molecular separation, and so on; however, there are many practical applications. Graphene growing on a metal substrate needs to be transferred to the desired target substrate. There is still a great challenge to transfer to target substrate such as Si / Sio _ 2 without polymer residue. In this paper, a new method is developed to transfer large areas of graphene directly and high-quality to the target substrate. Based on this kind of graphene film, it is applied to the field of flexible touch sensor, and the capacitive flexible touch screen is successfully fabricated. The main work of this paper is as follows: 1) A hot roll pressure transfer technology is developed. Graphene grown on copper foil substrates can be transferred directly to a large area and high quality onto a plastic-sealed film EVA / PET substrate. The transferred graphene was examined by optical microscope, scanning electron microscope, Raman spectrum and X-ray electron spectroscopy. The analysis of UV-Vis spectra further proves that the graphene transferred to the plastic film substrate is intact and has no polymer residue. After doping with nitric acid, the square resistance of EVA/G/PET thin films can be reduced to 200 惟 / sqand the transmittance can be kept above 86.7%.) the bending resistance of doped G- EVA / PET films is studied, and the change of square resistance under different curvature radii and bending times is measured. The results show that there is almost no change in the twice bending square resistance in the curvature radius range of 290 mm (the change rate is about 0. 01%), and there is almost no change in the square resistance after bending 10,000 times under the curvature radius of 2 mm (the change rate is 0. 02%). It shows that the G / EVA / PET film has almost no change (the change rate is 0. 02%). Excellent flexural strength.) based on the good conductivity of the G / EVA / PET films, A flexible capacitive touch screen was prepared with the characteristics of light transmittance and bending resistance. The performance test results show that the graphene base touch screen works well under the bending state.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ127.11;TP212
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,本文编号:1615898
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