一种石墨烯的制备方法以及制备设备技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯的制备方法以及制备设备，包括以下操作步骤：步骤S1、操作设置；步骤S2、操作划线；步骤S1、将激光波长为10.6μm的CO2激光器设定为一定功率、扫描速率和扫描次数；步骤S2、在特定气氛中，将所述步骤S1中设定好的所述CO2激光器在聚合物上按设定图案进行激光划线；本发明专利技术的有益效果是，工艺简单、成本低、效率高，且不使用催化剂，制备过程清洁无污染更加环保；可利用聚合物或其他可成炭材料为原料制备石墨烯，且以此方法制备石墨烯，可直接在表面引入缺陷或杂质，利于在某些领域的应用；在不使用遮挡、模板、前驱体的前提下实现石墨烯图案可控，同时原料可选择性更广，因而在各领域的应用研究越来越广泛。因而在各领域的应用研究越来越广泛。因而在各领域的应用研究越来越广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯的制备方法以及制备设备


[0001]本专利技术涉及石墨烯的制备
，特别是一种石墨烯的制备方法以及制备设备。

技术介绍

[0002]由于石墨烯具有各项优异的物理化学性能，如超高载流子迁移速率(约105cm2/Vs)、超高热导率(约5kW/m
·
K)、优异力学性能(1TPa)及较大理论比表面积(2 630m2/g)，因而可被广泛应用于储能、传感器、光学器件、生物医药等领域。石墨烯的制备方法一直是研究学者的关注热点，如常见的机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等，机械剥离法、氧化还原法均存在大量多层石墨，无法保证产品质量，化学气相沉积法存在成本较高、制备效率较低等缺点，尤其是作为特殊用途时形状不可控，因此需开发一种集剥离、氧化、还原、3D成型的石墨烯制备方法，来满足其潜在应用领域需求。
[0003]激光具有高亮度、高方向性、高相干性和单色性等优异特性，是一种精密可控的高能量密度热源。在微细、切割、高性能合成、喷涂、打孔、焊接等领域已有成熟应用。由于激光具有高能性、定向性、微观性，因此在超微细领域具有巨大的应用空间。特别是在一些精细破碎、精密切割等领域显现出巨大的优势。将激光应用于制备石墨烯，主要是使用激光照射在聚合物上，利用激光沉积、激光诱导、激光辅助还原，诱发碳晶粒、晶核的生长，促使其形成石墨烯。
[0004]近年来，研究人员开发了许多新型石墨烯制备方法，如激光诱导、光热/化学还原、微波还原等，其中通过激光诱导制备石墨烯工艺简单、成本低、效率高，且不使用催化剂，制备过程更加环保，该方法除可将氧化石墨烯还原为石墨烯外，还可利用聚合物或其他可成炭材料为原料制备石墨烯，且以此方法制备石墨烯，可直接在表面引入缺陷或杂质，利于在某些领域的应用。与传统石墨烯制备方法相比，该方法工艺简便、成本更低，可在不使用遮挡、模板、前驱体的前提下实现石墨烯图案可控，同时原料可选择性更广，因而在各领域的应用研究越来越广泛。
[0005]并且现有的CO2激光器需要操作人员手动将聚合物放置在CO2激光器下方，在CO2激光器工作结束后，再拿取划线完成的聚合物，更换新的待加工的聚合物，工作效率低，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种石墨烯的制备方法以及制备设备，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0007]实现上述目的本专利技术的技术方案为：一种石墨烯的制备方法，包括以下操作步骤：步骤S1、操作设置；步骤S2、操作划线；
[0008]步骤S1、将激光波长为10.6μm的CO2激光器设定为一定功率、扫描速率和扫描次数；
[0009]步骤S2、在特定气氛中，将所述步骤S1中设定好的所述CO2激光器在聚合物上按设定图案进行激光划线。
[0010]所述步骤S1中的所述功率为0.5W
‑
8.9W；所述步骤S1中的所述扫描速率为0.75cm/s
‑
20cm/s；所述步骤S1中的所述扫描次数为1
‑
6次。
[0011]所述步骤S2中的所述气氛包括空气、H2、O2、Ar、SF6中的一种或多种；所述步骤S2中的所述聚合物为PI、PEEK、蔗糖、纸、酚醛树脂、木材、聚酰胺
‑
酰亚胺、PES、PEI、交联聚苯乙烯、环氧树脂、磷酸处理纤维素等。
[0012]实现上述目的本专利技术的技术方案为：应用于一种石墨烯的制备方法的制备设备，包括底座，所述底座上设有送料结构，所述底座上还设有划线结构，所述划线结构上设有加气结构，所述划线结构上还设有密封结构；
[0013]所述送料结构包括：固定座、电动转盘、两个第一液压缸、两个放置板、两个凸台、两个定位部以及两个导向部；
[0014]所述固定座安装于底座上，所述电动转盘安装于固定座上，两个所述第一液压缸对称安装于电动转盘上，两个所述放置板安装于两个所述第一液压缸伸缩端上，两个所述凸台分别安装于两个所述放置板上壁面上，两个所述定位部安装于两个所述放置板下壁面上，两个所述导向部安装于两个所述第一液压缸上。
[0015]所述定位部包括：固定框、第一电机、对拉丝杆、两个滑块、两个第一支架、丝杆模组、第二支架以及限位组件；
[0016]所述固定框安装于放置板下壁面上，所述第一电机安装于固定框上，所述对拉丝杆安装于第一电机驱动端上，且所述对拉丝杆活动插装于固定框上，两个所述滑块分别套装于对拉丝杆上，两个所述第一支架安装于两个所述滑块上，所述丝杆模组安装于放置板下壁面上，所述第二支架安装于丝杆模组移动端上，所述限位组件安装于放置板上。
[0017]所述限位组件包括：支板、两个第一气缸以及限位板；
[0018]所述支板安装于放置板上，两个所述第一气缸安装于支板上，限位板安装于两个所述第一气缸伸缩端。
[0019]所述导向部包括：固定板、伸缩杆以及连接板；
[0020]所述固定板安装于第一液压缸上，所述伸缩杆安装于固定板上，所述连接板安装于连接板安装于伸缩杆伸缩端，所述连接板安装于放置板下壁面上。
[0021]所述划线结构包括：机身框架、第二液压缸以及激光器本体；
[0022]所述机身框架安装于底座上，所述第二液压缸安装于机身框架内侧顶面上，所述激光器本体安装于第二液压缸伸缩端。
[0023]所述加气结构包括：加气口、第一电磁阀、第二气缸、转轴、齿轮盘、若干个通气管、若干个第二电磁阀、第二电机以及主动齿轮；
[0024]所述加气口插装于机身框架上，所述第一电磁阀安装于加气口上，所述第二气缸安装于机身框架上，且所述第二气缸伸缩端连接于加气口一端外侧壁面上，所述转轴活动插装于机身框架上，所述齿轮盘安装于转轴一端，若干个所述通气管呈圆形阵列状插装于齿轮盘上，若干个所述第二电磁阀安装于若干个所述通气管一端，所述第二电机安装于机身框架上，所述主动齿轮与齿轮盘啮合的安装于第二电机驱动端上。
[0025]所述密封结构包括：四个电动滑轨、两个开门、四个凹槽以及四个密封垫；
[0026]四个所述电动滑轨安装于机身框架内侧壁面上，两个所述开门安装于四个所述电动滑轨移动端上，四个所述凹槽开设于两个所述开门上，四个所述密封垫安装于四个所述凹槽上。
[0027]利用本专利技术的技术方案制作的石墨烯的制备方法以及制备设备，工艺简单、成本低、效率高，且不使用催化剂，制备过程清洁无污染更加环保；可利用聚合物或其他可成炭材料为原料制备石墨烯，且以此方法制备石墨烯，可直接在表面引入缺陷或杂质，利于在某些领域的应用；在不使用遮挡、模板、前驱体的前提下实现石墨烯图案可控，同时原料可选择性更广，因而在各领域的应用研究越来越广泛；送料结构固定两个聚合物，划线结构对其中一个聚合物进行划线，另一个聚合物等待划线，在划线结构工作之前加气结构进行加气，密封结构对气体进行密封，避免气体扩散，划线结构工作完成后，两个聚合物位置交换，工作效率高。
附图说明
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：步骤S1、操作设置；步骤S2、操作划线；步骤S1、将激光波长为10.6μm的CO2激光器设定为一定功率、扫描速率和扫描次数；步骤S2、在特定气氛中，将所述步骤S1中设定好的所述CO2激光器在聚合物上按设定图案进行激光划线。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述功率为0.5W
‑
8.9W；所述步骤S1中的所述扫描速率为0.75cm/s
‑
20cm/s；所述步骤S1中的所述扫描次数为1
‑
6次。3.根据权利要求2所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的所述气氛包括空气、H2、O2、Ar、SF6中的一种或多种；所述步骤S2中的所述聚合物为PI、PEEK、蔗糖、纸、酚醛树脂、木材、聚酰胺
‑
酰亚胺、PES、PEI、交联聚苯乙烯、环氧树脂、磷酸处理纤维素。4.应用于权利要求1
‑
3任一所述的一种石墨烯的制备方法的制备设备，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上设有送料结构，所述底座(1)上还设有划线结构，所述划线结构上设有加气结构，所述划线结构上还设有密封结构；所述送料结构包括：固定座(2)、电动转盘(4)、两个第一液压缸(5)、两个放置板(6)、两个凸台(7)、两个定位部以及两个导向部；所述固定座(2)安装于底座(1)上，所述电动转盘(4)安装于固定座(2)上，两个所述第一液压缸(5)对称安装于电动转盘(4)上，两个所述放置板(6)安装于两个所述第一液压缸(5)伸缩端上，两个所述凸台(7)分别安装于两个所述放置板(6)上壁面上，两个所述定位部安装于两个所述放置板(6)下壁面上，两个所述导向部安装于两个所述第一液压缸(5)上。5.根据权利要求4所述的一种石墨烯的制备设备，其特征在于，所述定位部包括：固定框(8)、第一电机(9)、对拉丝杆(10)、两个滑块(11)、两个第一支架(12)、丝杆模组(13)、第二支架(14)以及限位组件；所述固定框(8)安装于放置板(6)下壁面上，所述第一电机(9)安装于固定框(8)上，所述对拉丝杆(10)安装于第一电机(9)驱动端上，且所述对拉丝杆(10)活动插装于固定框(8)上，两个所述滑块(11)分别套装于对拉丝杆(10)上，两个所述第一支架(12)安装于两个所述滑块(11)上，所述丝杆模组(13)安装于放置板(6)下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周素超，陈韵吉，孙宝国，杨玉娜，陈彦鹏，
申请(专利权)人：喆烯新材北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：