本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于激光陣鏡制備石墨烯電容的設(shè)備。

背景技術(shù)：

石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，其理論比表面積高達(dá)2630m2/g，可用于效應(yīng)晶體管、電極材料、復(fù)合材料、液晶顯示材料、傳感器等。

石墨烯狹義上指單層石墨，厚度為0.335nm，僅有一層碳原子，但實(shí)際上10層以內(nèi)的石墨結(jié)構(gòu)也可稱作石墨烯。而10層以上的則被稱為石墨薄膜。石墨烯的每個碳原子均為sp2雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個p軌道電子形成π鍵，π電子可以自由移動，賦予石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)性。由于原間作用力非常強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生碰撞，石墨烯中的電子受到的干擾也很小。在傳輸時不易發(fā)生散射，約為硅中電子遷移率的140倍。其電導(dǎo)率可達(dá)106s/m，是常溫下導(dǎo)電性最佳的材料，可應(yīng)用到各種電子元器件的制造。

石墨烯電容，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出的一種新能源電容，能實(shí)現(xiàn)大容量的儲存和大功率的傳輸。但是，現(xiàn)有的石墨烯電容對制備條件及環(huán)境要求較高，量產(chǎn)難度大、成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于激光陣鏡制備石墨烯電容的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)合理，靈活可控，制造簡單快捷，生產(chǎn)成本低，工況平和。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于激光陣鏡制備石墨烯電容的設(shè)備，其包括有機(jī)架，在所述的機(jī)架上設(shè)有工作平臺；還包括有設(shè)于機(jī)架上的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備、介電隔膜材料涂覆設(shè)備、正極材料涂覆設(shè)備、激光陣鏡設(shè)備、清洗設(shè)備，以及干燥設(shè)備；還包括有設(shè)于機(jī)架上的可尋址位移機(jī)構(gòu)，所述的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備、介電隔膜材料涂覆設(shè)備、正極材料涂覆設(shè)備、清洗設(shè)備均與位移機(jī)構(gòu)連接且可于位移機(jī)構(gòu)控制下移動至工作平臺上方的任意位置；所述的干燥設(shè)備可熱輻射至工作平臺上；所述的激光陣鏡設(shè)備包括有激光發(fā)射器、X-Y光學(xué)掃描頭和光學(xué)反射鏡片。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的位移機(jī)構(gòu)包括有控制設(shè)備，以及與控制設(shè)備連接由控制設(shè)備控制移動的移動臺架；所述的移動臺架包括有設(shè)于機(jī)架上可沿工作平臺的一端和另一端之間的行程內(nèi)來回運(yùn)動的縱向運(yùn)動架，以及設(shè)于縱向運(yùn)動架上可垂直于縱向運(yùn)動架的行徑路線作往復(fù)運(yùn)動的平伸架臺。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備包括有用于儲存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液噴頭，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液噴頭之間通過管道連接，所述的氧化石墨烯溶液噴頭設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的介電隔膜材料涂覆設(shè)備包括有用于儲存介電隔膜材料的第二容器和介電隔膜材料噴頭，所述的第二容器和介電隔膜材料噴頭之間通過管道連接，所述的介電隔膜材料噴頭設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的正極材料涂覆設(shè)備包括有用于儲存正極材料的第三容器和正極材料噴頭，所述的第三容器和正極材料噴頭之間通過管道連接，所述的正極材料噴頭設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的干燥設(shè)備包括有干燥機(jī)和與干燥機(jī)連接的干燥風(fēng)口噴頭，所述的干燥風(fēng)口噴頭設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的激光陣鏡設(shè)備設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的清洗設(shè)備包括有用于儲存清洗溶劑的第四容器和清洗噴頭，所述的第四容器和清洗噴頭之間通過管道連接，所述的清洗噴頭設(shè)于平伸架臺上。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，還包括有上膜設(shè)備，所述的上膜設(shè)備包括有設(shè)于機(jī)架一側(cè)的用于放置電極基料卷的料架，以及設(shè)于工作平臺的始端的送膜輥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過在有機(jī)薄膜上先后完成氧化石墨烯溶液的預(yù)定軌跡涂覆、激光還原石墨烯、介電隔膜材料的涂覆和固化、正極材料的涂覆和固化，從而完成單個石墨烯電容的制造，可實(shí)現(xiàn)單個單體石墨烯電容、多個單體石墨烯電容，甚至多規(guī)格多型號單體石墨烯電容的同時制造，結(jié)構(gòu)合理，靈活可控，制造簡單快捷，生產(chǎn)成本低，采用溶劑溶液的方式生產(chǎn)制造，其工況平和無污染。

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

【附圖說明】

圖1 為本發(fā)明實(shí)施例的立體示意圖；

圖2 為本發(fā)明實(shí)施例中位移機(jī)構(gòu)的立體示意圖；

圖3 為本發(fā)明實(shí)施例中氧化石墨烯溶液噴頭、介電隔膜材料噴頭、正極材料噴頭、激光陣鏡設(shè)備、清洗噴頭的立體示意圖。

【具體實(shí)施方式】

一種基于激光陣鏡制備石墨烯電容的設(shè)備，如圖1、2、3所示，其包括有機(jī)架10，在所述的機(jī)架10上設(shè)有工作平臺20；還包括有設(shè)于機(jī)架10上的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備、介電隔膜材料涂覆設(shè)備、正極材料涂覆設(shè)備、激光陣鏡設(shè)備75、清洗設(shè)備，以及干燥設(shè)備；還包括有設(shè)于機(jī)架10上的可尋址位移機(jī)構(gòu)，所述的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備、介電隔膜材料涂覆設(shè)備、正極材料涂覆設(shè)備、清洗設(shè)備均與位移機(jī)構(gòu)連接且可于位移機(jī)構(gòu)控制下移動至工作平臺20上方的任意位置；所述的干燥設(shè)備可熱輻射至工作平臺20上；所述的激光陣鏡設(shè)備75包括有激光發(fā)射器、X-Y光學(xué)掃描頭和光學(xué)反射鏡片。還包括有上膜設(shè)備，所述的上膜設(shè)備包括有設(shè)于機(jī)架10一側(cè)的用于放置電極基料卷50的料架30，以及設(shè)于工作平臺20的始端的送膜輥40。

在具體工作時，電極基料采用有機(jī)薄膜80，先將一有機(jī)薄膜80作為基體置于工作平臺20上，本實(shí)施例中，卷成筒狀的有機(jī)薄膜卷50通過送膜輥40送料平鋪于工作平臺20上；然后位移機(jī)構(gòu)控制氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備于有機(jī)薄膜80上進(jìn)行涂覆工作，將氧化石墨烯溶液涂覆于有機(jī)薄膜80上；在完成涂覆后，有機(jī)薄膜80表面的氧化石墨烯溶液受到干燥設(shè)備的熱輻射后干燥成氧化石墨烯層；接著，激光陣鏡設(shè)備75控制激光照射軌跡對有機(jī)薄膜80表面的氧化石墨烯層按照預(yù)設(shè)的路線對氧化石墨烯層進(jìn)行激光照射，將一定軌跡上的氧化石墨烯還原成石墨烯，這樣就完成了對負(fù)電極和極耳的石墨烯層刻畫成型，形成了石墨烯態(tài)的負(fù)極層和極耳層，由于負(fù)電極和極耳的軌跡形態(tài)可以預(yù)先設(shè)定，因此，可以在有機(jī)薄膜80上完成不同型號電容的成型刻畫，同時也可以在有機(jī)薄膜80上完成多個單體電容的成型刻畫；在負(fù)極層和極耳層刻畫成型后，位移機(jī)構(gòu)控制清洗設(shè)備清洗掉有機(jī)薄膜80上多余的氧化石墨烯層；之后，位移機(jī)構(gòu)控制介電隔膜材料涂覆設(shè)備對有機(jī)薄膜80表面進(jìn)行介電隔膜材料的涂覆，這樣在有機(jī)薄膜80上石墨烯層表面和非石墨烯層表面均涂覆有介電隔膜材料；然后再由激光陣鏡設(shè)備75控制激光照射軌跡對有機(jī)薄膜80表面進(jìn)行激光照射，照射的軌跡沿負(fù)電極和極耳的軌跡方向，這樣在石墨烯態(tài)的負(fù)極層和極耳層上的介電隔膜材料受激光照射后被固定下來，形成介電層；然后再由位移機(jī)構(gòu)控制清洗設(shè)備對有機(jī)薄膜80表面進(jìn)行清洗，將液態(tài)的、未固化的介電隔膜材料清洗完全；接著，由位移機(jī)構(gòu)控制正極材料涂覆設(shè)備沿預(yù)設(shè)的負(fù)電極和極耳的軌跡方向進(jìn)行涂覆，將正極材料涂覆在介電層上方，再由激光陣鏡設(shè)備75控制激光照射軌跡對正極材料進(jìn)行激光照射，將正極材料固化于介電層上，形成正極層，到這時，一個單體石墨烯電容就已經(jīng)制造完成。

本發(fā)明通過可任意尋址的移動機(jī)構(gòu)控制氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備、介電隔膜材料涂覆設(shè)備、正極材料涂覆設(shè)備、激光陣鏡設(shè)備、清洗設(shè)備在有機(jī)薄膜80上先后完成氧化石墨烯溶液的預(yù)定軌跡涂覆、激光還原石墨烯、介電隔膜材料的涂覆和固化、正極材料的涂覆和固化，從而完成石墨烯電容的制造，可實(shí)現(xiàn)單個單體石墨烯電容、多個單體石墨烯電容，甚至多規(guī)格多型號單體石墨烯電容的同時制造，結(jié)構(gòu)合理，靈活可控，制造簡單快捷，生產(chǎn)成本低，采用溶劑溶液的方式生產(chǎn)制造，其工況平和無污染。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖1、圖2、圖3所示，所述的位移機(jī)構(gòu)包括有控制設(shè)備，以及與控制設(shè)備連接由控制設(shè)備控制移動的移動臺架；所述的移動臺架包括有設(shè)于機(jī)架10上可沿工作平臺20的一端和另一端之間的行程內(nèi)來回運(yùn)動的縱向運(yùn)動架60，以及設(shè)于縱向運(yùn)動架60上可垂直于縱向運(yùn)動架60的行徑路線作往復(fù)運(yùn)動的平伸架臺70，本發(fā)明通過縱向運(yùn)動架60和平伸架臺70的運(yùn)動配合實(shí)現(xiàn)移動臺架的X、Y可尋址位移。所述的氧化石墨烯溶液涂覆設(shè)備包括有用于儲存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液噴頭71，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液噴頭71之間通過管道連接，所述的氧化石墨烯溶液噴頭71設(shè)于平伸架臺70上。所述的介電隔膜材料涂覆設(shè)備包括有用于儲存介電隔膜材料的第二容器和介電隔膜材料噴頭72，所述的第二容器和介電隔膜材料噴頭72之間通過管道連接，所述的介電隔膜材料噴頭72設(shè)于平伸架臺70上。所述的正極材料涂覆設(shè)備包括有用于儲存正極材料的第三容器和正極材料噴頭73，所述的第三容器和正極材料噴頭73之間通過管道連接，所述的正極材料噴頭73設(shè)于平伸架臺70上，在此，正極材料為磷酸鐵鋰。所述的干燥設(shè)備包括有干燥機(jī)和與干燥機(jī)連接的干燥風(fēng)口噴頭74，所述的干燥風(fēng)口噴頭74設(shè)于平伸架臺70上。所述的激光振鏡設(shè)備設(shè)于平伸架臺70上。所述的清洗設(shè)備包括有用于儲存清洗溶劑的第四容器和清洗噴頭76，所述的第四容器和清洗噴頭76之間通過管道連接，所述的清洗噴頭76設(shè)于平伸架臺70上，在本實(shí)施例中，清洗溶劑可以為極性溶劑或有機(jī)溶劑。

盡管參照上面實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，但是通過本公開對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，而在不脫離所述的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的原理及精神范圍的情況下，可對本發(fā)明做出各種變化或修改。因此，本公開實(shí)施例的詳細(xì)描述僅用來解釋，而不是用來限制本發(fā)明，而是由權(quán)利要求的內(nèi)容限定保護(hù)的范圍。