[发明专利]一种含镍纳米线的镍复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含镍纳米线的镍复合薄膜，特别是提供了一种含镍纳米线的镍复合薄膜及其制备方法。

背景技术

随着新材料、新技术的发展，电沉积这一古老的制备技术焕发出了新的活力。电沉积方法因其设备简单、工艺成熟、沉积温度较低且参数可控、应用广泛等突出优点，在众多薄膜(涂层)材料的制备方法中占据着举足轻重的地位。特别地，电沉积工艺可以在极微小的尺寸上沉积出薄膜或者微电子电路，并且不会产生由于工艺本身的复杂性导致的微观结构不可控性。针对电沉积法制备薄膜材料，国内外已经开展了大量的研究工作，也取得突出的成果。值得指出的是，采用电沉积法不仅可以制备出性能优良的薄膜材料，而且可以结合多孔模板，方便地制备出具有潜在优异特性的纳米线。电沉积方法经历了直流、脉冲及选择性喷射电沉积的发展，制备的薄膜(涂层)材料也实现从二维微米晶薄膜(涂层)到二维纳米晶薄膜(涂层)及一维纳米线的跨越。

在电沉积法制备的众多薄膜(涂层)材料中，镍薄膜(涂层)由于其优良的抗腐蚀性、良好的加工性能等优点，得到了广泛的研究和应用。在军事上，镍镀层最突出的应用例子就是作为航空母舰上飞机弹射机罩和轨道的保护；航空航天工业也是镍镀层的使用大户之一，美国西北航空公司自1983年以来一直采用镍镀层修复飞机发动机零件；在民用方面，镍镀层被大量应用于电光源、电真空构件、微电机、微马达外壳、建筑装饰、电池材料以及IT等众多行业。

但随着科技进步和市场需求对薄膜性能要求的不断提高，现有的单一镍薄膜已经无法满足这些要求。材料复合化是薄膜材料领域的一个重要发展趋势。由于多种材料及多学科的交叉、融合，使材料的复合化成为发展新材料的一种重要手段。利用多种基体与增强体的复合、多种层次的复合以及利用非线性复合效应可以创造出具有全新性能的材料。尤其随着纳米微粒制备技术的发展，含纳米微粒的复合薄膜技术也日益受到关注。由于纳米微粒不同于微观和宏观物质的许多介观特性，添加纳米微粒可制备出性能更为优异的复合薄膜(镀层)。目前的纳米微粒复合镀层仅限于球形纳米微粒或碳纳米管微粒与基质的复合镀层，而未涉及含有纳米线的复合镀层。

随着科技的飞速发展，纳米材料已经从最初的零维纳米颗粒和二维的纳米薄膜发展到一维的纳米线，纳米线由于其独特的长径比，从而具有了其它结构所没有的新物理性能。镍纳米线的直径大约在20-100nm之间，长度可达10μm。

发明内容

本发明是将一定浓度(1-5g/L)的镍纳米线加入到配制好的镀液中，经过超声震荡的分散技术，采用直流电沉积，可获得均匀稳定、加工性能好的含镍纳米线的镍复合薄膜。

本发明的目的是提供一种性能均匀稳定、加工性能好的含镍纳米线的镍复合薄膜。

本发明的另一目的旨在提供上述含镍纳米线的镍复合薄膜的制备方法。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

所述的含镍纳米线的镍复合薄膜是由一维的镍纳米线和二维的镍薄膜复合而成，镍纳米线均匀地成网状交叉地分布在镍薄膜中。

一种含镍纳米线的镍复合薄膜的制备工艺，包括以下工艺步骤：

(1)含镍纳米线的镍复合薄膜镀液的配制：称取200-300g/LNiSO₄·6H₂O和30-70g/LNiCl₂·6H₂O溶于去离子水中，经磁力搅拌并适度加热，将混合物完全溶解，得到溶液A；称取30-50g/LH₃BO₃放入另一容器，然后加入少量去离子水，经磁力搅拌并加热，得到溶液B；将溶液B加入溶液A，再加入1.0-2.0g/L糖精钠，磁力搅拌20min，然后再加入1-5g/L镍纳米线和1.4-4.2×10^-3mol(gNi纳米线)^-1十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，经超声波搅拌30min后得到含悬浮状镍纳米线的镍复合薄膜镀液；

(2)将待镀的多晶铜衬底的工作表面预处理除油并活化；

(3)含镍纳米线的镍复合薄膜的制备：将第(1)步得到的含悬浮状镍纳米线的镍复合薄膜镀液放入带超声波的恒温水域，并进行超声搅拌，然后把第(2)步活化后得到的多晶铜衬底放入复合薄膜镀液中，连接电源的负极，正极接镍板，进行复合电镀，直到获得所需厚度的含镍纳米线的镍复合薄膜，断电结束。