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石墨烯制备方案中的 技术矛盾分析

石墨烯制备方案中的 技术矛盾分析. 石墨烯的制备方法. 1 、物理方法 1.1 微 机械剥离法 1.2 液 相或气相直接剥离法 2 、化学方法 2.1 化 学气相沉积法 (CVD) 2.2 晶 体外延生长法 ( SiC 高温退火 ) 2.3 氧 化−还原法 ( 含氧化−修饰−还原法 ) 3 、其他方法. 化学气相沉积 法. 石 墨烯的制备方法. 化 学气相沉积法 (CVD) (chemical vapor deposition)

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石墨烯制备方案中的 技术矛盾分析

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  1. 石墨烯制备方案中的 技术矛盾分析

  2. 石墨烯的制备方法 • 1、物理方法 • 1.1 微机械剥离法 • 1.2 液相或气相直接剥离法 • 2、化学方法 • 2.1 化学气相沉积法(CVD) • 2.2 晶体外延生长法(SiC高温退火) • 2.3 氧化−还原法(含氧化−修饰−还原法) • 3、其他方法

  3. 化学气相沉积法

  4. 石墨烯的制备方法 • 化学气相沉积法(CVD) • (chemical vapor deposition) • 反应物质在相当高的温度、气态条件下发生化学反应，生成的固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。

  5. 应用背景： • 麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等，利用CVD法制备石墨烯。 • 以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，例如碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面，形成石墨烯。 • 通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。 • 理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵，这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。

  6. 石墨烯的制备方法 • 化学气相沉积法(CVD) • 优点：规模化制备高质量、大面积石墨烯 • 缺点：现阶段成本较高、工艺复杂、控制加 • 工条件精度要求。电子性质受衬底影 • 响大。

  7. 问题解决： 对比： • 1.将一般领域问题描述转换成39项工程参数的2项，即转换成TRIZ标准问题： • 根据化学气相沉积法的优缺点分析，把其规模化，大面积制造的优点定义为“生产率”；复杂的工艺以及精确的控制加工条件定义为“可制造性”。 • 工程参数29生产率：指单位时间内，系统执行的功能或者操作的数量；或者完成某种功能或操作所需时间，或者单位输出的成本，此问题中，生产率要提高，属于改善参数。 • 工程参数32可制造性：指物体或系统制造过程中简单、方便的程度。此方法中工艺复杂，可制造性变差，属于恶化参数。

  8. 2.根据得到的工程参数，确定解决问题需要的发明原理2.根据得到的工程参数，确定解决问题需要的发明原理 查阅阿奇舒勒的技术矛盾矩阵，得到推荐的发明原理序号：35，28，2，24 • 35号改变物理或化学参数原理：1.改变聚集态。2.改变浓度或密度。3.改变柔性。4.改变温度。 • 28号机械系统替代原理： 1. 用感官刺激的方法代替机械手段。 2. 采用与物体相互作用的电、磁或电磁场。3.场的替代：从恒定场到可变场，从固定场到随时间变化的场，从随机场到有组织的场。4. 将场和铁磁粒子组合使用。 • 2号抽取原理：1. 将物体中 “ 负面 ” 的部分或特性 抽取 / 分离出来。 2. 从物体中抽取必要的部分或仅有用的特性。 • 24号借助中介物原理： 1. 采用中介体传递或完成所需动作。 2. 把一个物体和另一个物体临时结合在一起（随后能比较容易地分开）。

  9. 3.TRIZ解的类比应用得到问题的最终解： • 应用35号改变物理或化学参数原理可以得到如下解决方案： 1.改变含碳气体的浓度或密度及其温度。 2.改变衬底材料。 • 应用24号借助中介物原理可以得到如下解决方案： 1.在衬底上加膜（类似食品包装袋功能的膜）。既不影响石墨烯在衬底在的沉积，又可以使石墨烯不受衬底材料对其电子性质的影响，还可以不用化学刻蚀分离石墨烯和衬底。

  10. 对比分析 分析： 改善参数：系统改进中将提升和加强的特性所对应的工程参数。 恶化参数：在某个工程参数获得提升的同时，必然会导致其他一个或多个工程参数变 差了，这些变差的工程参数成为恶化参数。 改善的参数与恶化的参数构成了技术系统内部的矛盾，TRIZ理论就是通过克服这些矛盾，从而推进系统向理想化进化的。 总结： 两点论和重点论结合。两点论即考虑矛盾双方，重点论是着眼于“恶化参数”，因此得到的发明原理不尽相同。 改善参数和恶化参数互换可能会找到新的发明原理，而不受互换影响的相同的发明原理是比较普遍、通用。

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