石墨烯用於耐磨損可撓式觸摸屏的先期研究_復材 (*55) *規劃中

2015-7-2

對於石墨烯的耐磨損性一直找不到最佳解決方案，曾經想以沸石膜與石墨烯做復材，但相關的研究都集中在吸附方面。回頭想到另一個碳家庭成員-鑽石。先是看到類鑽膜與石墨烯復材做成超潤滑材料，對於類鑽膜的製備都是透過 CVD來完成，才發現諾基亞專利提到製作更薄的觸摸屏。這種觸摸屏包含一層 50納米厚的 DLC防掛材料、一層 700納米厚的聚對二甲苯塗層、一層 200納米厚的石墨烯導電層、一層 200微米厚的 PET材料，整個觸摸屏厚度僅為 0.2毫米。這表示兼顧耐磨損及導電性的觸摸屏變成可行。

這篇談到復材類應用技術的耐磨損可撓式觸摸屏。DLC（類金剛石鍍膜）是一種特殊的塗層，又稱為無定形碳塗層。該塗層是在真空環境下通過物理氣相沉積 (PVD)而形成。DLC 是一種化學氣相沉積技術，在真空的環境下藉由惰性氣體的幫助來讓碳原子在被鍍件表面堆積，形成一層層的緊密金剛石結晶，而由於這些碳原子經過處理全部都是雙鍵結構，所以原子和原子之間的鍵結非常密實。通過這種附著塗層技術，我們能讓包含氫離子的石墨材料按照類似鑽石的結構在物體表面形成一層即薄又硬的塗層。這種塗層技術在很多領域已經有 20年的使用歷史，例如 Formula 1、能源、航天、醫療等，包括腕錶。除了裝飾功能以外，DLC 塗層還具有非常良好的可加工、耐腐蝕、高硬度、耐摩擦特性，能顯著降低物體表面出現刮傷、劃痕的情況。

目前合成碳複合膜主要有化學氣相沉積、物理氣相沉積、聚合物熱解法等，但普遍存在能耗高、設備昂貴、實驗條件苛刻和產率低等問題，使其應用受到極大限制。中國專利 CN 102102215 A提到石墨烯-類金剛石碳複合薄膜的製備是通過其特徵在於該方法按照下列順序步驟進行：

a).將石墨烯和聚二烯丙基_二甲基氯化銨混合，在超聲粉碎機中超聲粉碎石墨烯，以促進石墨烯與聚二烯丙基-二甲基氯化銨的結合；

b).將混合後的聚二烯丙基_二甲基氯化銨-石墨烯混合液用蒸餾水超聲分散離心分離，然後再用甲醇溶液洗滌聚二烯丙基_二甲基氯化銨_石墨烯；將修飾後的聚二烯丙基_二甲基氯化銨_石墨烯的甲醇分散液在真空乾燥獲得聚二烯丙基_二甲基氯化銨_石墨烯粉末；

c).將聚二烯丙基_二甲基氯化銨_石墨烯粉末分散在甲醇溶液中作為電解質，用單晶硅作陰極，鉬片作陽極浸泡在電解液中，氮氣保護，迴流冷凝，恆壓下進行電沉積，製成石墨烯-類金剛石碳複合薄膜。

我仔細計算了目前 54篇就可以發展出超過 200種產品，因為我是以單一機制不同基材的結構去發展，舉例抗菌除了敷料外，還可以做成免洗筷、衛生紙及紙尿褲，當然在不同分類上還有塗料及染整助劑，發展範圍已經幾乎涵蓋所有你可以看到的所有東西。