一种循环式石墨烯薄膜制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种循环式石墨烯薄膜制备装置，包括高温工艺腔、低温冷却腔A、低温冷却腔B、样品舟A和样品舟B，沿所述低温冷却腔A、高温工艺腔和低温冷却腔B的底部内壁水平固定设置有滑轨，在所述滑轨上方、所述低温冷却腔A和低温冷却腔B内分别设有平板车，所述样品舟A和样品舟B置于对应的所述平板车上；低温冷却腔A和低温冷却腔B内分别设有结构一致的推舟装置A和推舟装置B，推舟装置A和推舟装置B上分别可拆卸的连接有取样杆A和取样杆B，取样杆A远离推舟装置A的一端可由推舟装置A带动连接或脱离样品舟A下方的平板车，取样杆B远离推舟装置B的一端可由推舟装置B带动连接或脱离样品舟B下方的平板车。有益效果是连续生产等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨烯薄膜制备
，具体是一种循环式石墨烯薄膜制备装置。
技术介绍
石墨烯材料是由单层碳原子按正六边形排布的薄膜材料，是世界上第一个被发现的可独立存在的二维晶体。石墨烯是一种革命性的二维材料，被英国时报称为是21世纪最具颠覆性的材料。我们生活在三维的时空里，日常所见、所用的物体从原子尺寸来看，均是由成千上万层原子堆叠所构成。在2004年之前，传统理论认为在三维的空间，因为热力学的涨落，二维晶体材料是不可能独立存在的。英国两位科学家通过胶带从石墨晶体上反复揭取，获得了单原子层的石墨微片，这是第一次在实验上获得了石墨烯材料，两位英国科学家也因其在石墨烯的开创性工作而获得了诺贝尔2010年物理学奖。石墨烯具有优异的力学、热学、光学、电学等性能，在众多领域表现出广阔的应用前景。经过近几年的广泛研究，化学气相沉积法(CVD)是规模化制备石墨烯薄膜最有前景的方法之一。CVD法制备高质量的石墨烯薄膜是在1000度左右的真空条件下将碳源加热分解成活性碳基团，然后Cu、Ni等过渡金属衬底上进一步分解生成石墨烯。然而，快速、连续规模化制备大面积、高质量石墨烯薄膜的方法一直没有取得大的突破，极大的限制了石墨烯制备效率和产量，阻碍了石墨烯薄膜产业快速发展的步伐。现有CVD制备高质量单层石墨烯薄膜通常需要在1000度左右的高温条
件下进行，生长工艺结束后，需要将样品快速降温。为提高样品制备效率，CVD石墨烯制备设备一般设置2个工作腔，即高温工艺腔与低温冷却腔，位于样品舟内的样品在高温工艺腔完成制备工艺后，在低温工作腔降温。同样，位于样品舟内的样品在低温冷却腔完成样品装载后，被送至高温工艺腔制备石墨烯样品。样品舟如何在低温冷却腔与高温工艺腔之间来回传送及传样结构最大载重是限制连续规模化CVD设备效率提升的技术瓶颈。目前，CVD制备石墨烯设备通过采用悬臂式传送桨传送样品，该传送模式的最大的问题是传送桨载重问题，考虑到力臂与力矩问题，随着生长设备的加大，要将样品从冷却腔传送至高温工艺腔的恒温区，传送桨的力臂需要加长，那么在端头的载重就会减小，与增大设备提高产量的目的相违背。同时，当样品在低温冷却腔降温、取样、装样过程中，高温工艺腔是处于闲置状态，造成设备浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高设备利用率，增大样品舟载重量，连续规模化生产，扩大石墨烯薄膜产量，且产品均一性好的循环式石墨烯薄膜制备装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种循环式石墨烯薄膜制备装置，包括高温工艺腔、低温冷却腔A、低温冷却腔B、样品舟A和样品舟B，所述低温冷却腔A和低温冷却腔B分别通过带胶圈的水冷法兰与所述高温工艺腔的两端密封固定连接，所述低温冷却腔A和低温冷却腔B靠近对应的所述水冷法兰的一端分别设有密封阀门A和密封阀门B；沿所述低温冷却腔A、高温工艺腔和低温冷却腔B的底部内壁水平固定设置有滑轨，所述滑轨在所述密封阀门A和密封阀门B处断开，在所述滑轨上方、所述低温冷却腔A和低温冷却腔B内分别设有平板车，所述平板车沿
所述滑轨的延伸方向滑动，所述样品舟A和样品舟B分别位于低温冷却腔A和低温冷却腔B内并置于对应的所述平板车上，所述样品舟A和样品舟B随对应的所述平板车位移而位移；所述低温冷却腔A和低温冷却腔B内分别设有结构一致的推舟装置A和推舟装置B，所述推舟装置A和推舟装置B上分别可拆卸的连接有向所述高温工艺腔水平延伸的取样杆A和取样杆B，所述取样杆A远离所述推舟装置A的一端可由所述推舟装置A带动连接或脱离所述样品舟A下方的所述平板车，所述样品舟A下方的所述平板车与所述取样杆A连接后可被所述推舟装置A沿所述滑轨推入或拉出所述高温工艺腔，所述取样杆B远离所述推舟装置B的一端可由所述推舟装置B带动连接或脱离所述样品舟B下方的所述平板车，所述样品舟B下方的所述平板车与所述取样杆B连接后可被所述推舟装置B沿所述滑轨推入或拉出所述高温工艺腔。本专利技术的有益效果是：所述样品舟A和样品舟B随对应的所述平板车沿所述滑轨被所述推舟装置A和推舟装置B循环的推入或拉出所述高温工艺腔，即所述高温工艺腔一直处于工作状态，避免在一端样品冷却及取换样时所述高温工艺腔闲置，提高设备利用率的同时达到连续生产的目的；同时，利用所述样品舟A和样品舟B随对应的所述平板车沿所述滑轨滑动进出所述高温工艺腔，较之传统的悬臂式传送桨传送样品大大增加了样品舟载重量，扩大了石墨烯薄膜产量。两相结合达到连续规模化生产石墨薄膜的目的；另外，由于石墨烯薄膜在所述高温工艺腔内进行高温加工，在所述低温冷却腔A和低温冷却腔B冷却，其高温加工和冷却分处不同环境，产品均一性好。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，考虑到实现推舟装置带动连接或脱离所述样品舟，所述推舟装置A包括外壳、水平传动机构和竖直传动机构，所述取样杆A靠近所述推舟装置A的一端与所述外壳活动连接，所述水平传动机构和竖直传动机构位于
所述外壳内，所述水平传动机构带动所述外壳在所述低温冷却腔A内沿所述取样杆A的延伸方向水平往复位移，所述竖直传动机构带动所述取样杆A在所述低温冷却腔A内竖直往复位移，所述取样杆A远离所述推舟装置A的一端水平固定设置有挂钩，所述挂钩的勾部竖直设置；所述样品舟A下方的所述平板车的外壁对应所述挂钩位置水平固定设置有挂环，所述挂钩随所述取样杆A的水平和竖直往复位移挂接或脱离所述挂环；所述推舟装置B通过所述取样杆B与所述样品舟B下方的所述平板车的连接结构与所述推舟装置A通过所述取样杆A与所述样品舟A下方的所述平板车的连接结构一致。进一步，考虑到实现所述水平传动机构带动所述外壳在所述低温冷却腔A内沿所述取样杆A的延伸方向水平往复位移，所述水平传动机构包括导向轨和电机A，所述导向轨沿所述取样杆A的延伸方向水平穿过所述外壳并固定在所述低温冷却腔A的内壁，在所述外壳顶部内壁对应所述导向轨开设有水平导向槽，所述导向轨与所述水平导向槽滑动连接，所述电机A固定设置在所述外壳的内侧壁上，电机A输出轴上套接有齿轮A，所述导向轨的内侧壁沿所述导向轨的延伸方向并列开设有多个齿槽A，所述齿轮A与所述齿槽啮合，所述电机A正反转带动所述外壳沿所述导向轨在所述低温冷却腔A内水平往复位移。进一步，考虑到实现所述竖直传动机构带动所述取样杆A在所述低温冷却腔A内竖直往复位移，所述竖直传动机构包括电机B、夹持件、固定杆和传动链条，所述电机B和固定杆分别固定设置在所述外壳同侧的内侧壁的顶部和底部，且所述电机B与所述固定杆水平并列设置，所述电机B的输出轴上套接有齿轮B，所述固定杆上转动连接有齿轮C，所述传动链条环绕所述齿轮B和齿轮C设置并被所述电机B驱动正反旋转，所述夹持件位于所述电机B和固定杆之间并夹持所述取样杆A，在所述外壳的内侧壁上对应所述夹持件的位置开设有竖直导向槽，所述夹持件位于所述竖直导向槽内，其远离
所述竖直导向槽的一侧转动连接有齿轮D，所述齿轮D与所述传动链条单侧啮合，所述传动链条的正反旋转带动所述夹持件沿所述竖直导向槽竖直往复位移，所述取样杆A随所述夹持件的竖直往复位移而竖直往复位移。进一步，所述齿轮C通过轴承与所述固定杆转动连接。进一步，所述齿轮D通过带中轴的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环式石墨烯薄膜制备装置，其特征在于：包括高温工艺腔(7)、低温冷却腔A(3)、低温冷却腔B(10)、样品舟A(4)和样品舟B(8)，所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)分别通过带胶圈(6.3)的水冷法兰(6)与所述高温工艺腔(7)的两端密封固定连接，所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)靠近对应的所述水冷法兰(6)的一端分别设有密封阀门A(5)和密封阀门B(9)；沿所述低温冷却腔A(3)、高温工艺腔(7)和低温冷却腔B(10)的底部内壁水平固定设置有滑轨(14)，所述滑轨(14)在所述密封阀门A(5)和密封阀门B(9)处断开，在所述滑轨(14)上方、所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内分别设有平板车(101)，所述平板车(101)沿所述滑轨(14)的延伸方向滑动，所述样品舟A(4)和样品舟B(8)分别位于低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内并置于对应的所述平板车(101)上，所述样品舟A(4)和样品舟B(8)随对应的所述平板车(101)位移而位移；所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内分别设有结构一致的推舟装置A(1)和推舟装置B(12)，所述推舟装置A(1)和推舟装置B(12)上分别可拆卸的连接有向所述高温工艺腔(7)水平延伸的取样杆A(15)和取样杆B(11)，所述取样杆A(15)远离所述推舟装置A(1)的一端可由所述推舟装置A(1)带动连接或脱离所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)，所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)与所述取样杆A(15)连接后可被所述推舟装置A(1)沿所述滑轨(14)推入或拉出所述高温工艺腔(7)，所述取样杆B(11)远离所述推舟装置B(12)的一端可由所述推舟装置B(12)带动连接或脱离所述样品舟B(8)下方的所述平板车(101)，所述样品舟B(8)下方的所述平板车(101)与所述取样杆B(11)连接后可被所述推舟装置B(12)沿所述滑轨(14)推入或拉出所述高温工艺腔(7)。...

【技术特征摘要】
1.一种循环式石墨烯薄膜制备装置，其特征在于：包括高温工艺腔(7)、低温冷却腔A(3)、低温冷却腔B(10)、样品舟A(4)和样品舟B(8)，所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)分别通过带胶圈(6.3)的水冷法兰(6)与所述高温工艺腔(7)的两端密封固定连接，所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)靠近对应的所述水冷法兰(6)的一端分别设有密封阀门A(5)和密封阀门B(9)；沿所述低温冷却腔A(3)、高温工艺腔(7)和低温冷却腔B(10)的底部内壁水平固定设置有滑轨(14)，所述滑轨(14)在所述密封阀门A(5)和密封阀门B(9)处断开，在所述滑轨(14)上方、所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内分别设有平板车(101)，所述平板车(101)沿所述滑轨(14)的延伸方向滑动，所述样品舟A(4)和样品舟B(8)分别位于低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内并置于对应的所述平板车(101)上，所述样品舟A(4)和样品舟B(8)随对应的所述平板车(101)位移而位移；所述低温冷却腔A(3)和低温冷却腔B(10)内分别设有结构一致的推舟装置A(1)和推舟装置B(12)，所述推舟装置A(1)和推舟装置B(12)上分别可拆卸的连接有向所述高温工艺腔(7)水平延伸的取样杆A(15)和取样杆B(11)，所述取样杆A(15)远离所述推舟装置A(1)的一端可由所述推舟装置A(1)带动连接或脱离所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)，所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)与所述取样杆A(15)连接后可被所述推舟装置A(1)沿所述滑轨(14)推入或拉出所述高温工艺腔(7)，所述取样杆B(11)远离所述推舟装置B(12)的一端可由所述推舟装置B(12)带动连接或脱离所述样品舟B(8)下方的所述平板车(101)，
\t所述样品舟B(8)下方的所述平板车(101)与所述取样杆B(11)连接后可被所述推舟装置B(12)沿所述滑轨(14)推入或拉出所述高温工艺腔(7)。2.根据权利要求1所述的一种循环式石墨烯薄膜制备装置，其特征在于：所述推舟装置A(1)包括外壳(16)、水平传动机构和竖直传动机构，所述取样杆A(15)靠近所述推舟装置A(1)的一端与所述外壳(16)活动连接，所述水平传动机构和竖直传动机构位于所述外壳(16)内，所述水平传动机构带动所述外壳(16)在所述低温冷却腔A(3)内沿所述取样杆A(15)的延伸方向水平往复位移，所述竖直传动机构带动所述取样杆A(15)在所述低温冷却腔A(3)内竖直往复位移，所述取样杆A(15)远离所述推舟装置A(1)的一端水平固定设置有挂钩，所述挂钩的勾部竖直设置；所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)的外壁对应所述挂钩位置水平固定设置有挂环(102)，所述挂钩随所述取样杆A(15)的水平和竖直往复位移挂接或脱离所述挂环(102)；所述推舟装置B(12)通过所述取样杆B(11)与所述样品舟B(8)下方的所述平板车(101)的连接结构与所述推舟装置A(1)通过所述取样杆A(15)与所述样品舟A(4)下方的所述平板车(101)的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占成，史浩飞，高翾，张永娜，黄德萍，姜浩，于本文，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50