[发明专利]一种超薄铜/石墨烯复合箔的制备方法

说明书

本发明涉及一种超薄铜/石墨烯复合箔的制备方法，包括：将一定质量的单层氧化石墨烯粉末超声分散在镀铜溶液中；将表面含有壳聚糖层的基板进行活化、还原后加入化学镀铜溶液中反应；将反应后得到的基板放入弱酸溶液中静置一段时间，壳聚糖层被弱酸降解得到超薄铜石墨烯复合箔。本发明方法无需大型仪器、耗时短，所制备的超薄铜/石墨烯复合箔具有0.8微米至5微米的厚度，同时具有优良的力学性能。

技术领域

本发明属于铜石墨烯复合材料制备技术领域，具体涉及一种超薄铜/石墨烯复合箔的制备方法。

背景技术

当今电子产品正朝着更轻薄、可穿戴的方向发展，全球对厚度薄、性能好的新型铜箔的需求日益增长。铜箔通常是通过电沉积或轧制退火的方法制制备。在商业应用中，厚度小于12μm的铜箔被定义为超薄铜箔。然而，现有的铜箔制备难以制备厚度小于6μm的超薄铜箔。如何生产高性能、超薄的超薄铜箔是一个长期存在的问题。在铜基底中添加纳米强化相如石墨、石墨烯、碳纳米管可以是铜材得到更加优良的性能。

研究人员已经开发了多种制备铜石墨烯复合材料的制备方法，如放电等离子烧结(SPS)、粉末冶金、和化学气相沉积(CVD)。然而，SPS法难以精确控制实际加热速度，粉末冶金法和CVD法存在工艺复杂、成本高的缺点。另一方面，作为低成本的表面处理技术，电镀和化学镀工艺也被用于制备铜石墨烯复合涂层，但现有的方法同样无法制备厚度小于4μm的超薄铜石墨烯复合箔。因此，需要开发一种制备厚度薄、性能优良的铜/石墨烯复合箔的制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有超薄铜/石墨烯复合箔制备工艺上的不足，创新出一种超薄铜/石墨烯复合箔的制备方法。所制备出的薄铜石墨烯复合箔厚度仅为0.8μm nm～5μm，同时具有比纯铜箔更好的导电率、更好的抗拉强度以及更优良的耐弯折性能。其具体制备方法如下：

(1)将一定质量的单层氧化石墨烯粉末超声分散在化学镀铜溶液中；

(2)将表面含有壳聚糖层的基板进行活化、还原获得活性基板；

(3)将步骤(2)制得的活性基板加入步骤(1)制得的化学镀铜溶液中反应获得镀铜基板；

(4)将(3)中得到的镀铜基板放入弱酸溶液中静置一段时间后，基板与镀层之间的壳聚糖层被降解，得到厚度为0.8μm～5μm超薄铜/石墨烯复合箔。

进一步地优选，所述步骤(1)中所述单层氧化石墨烯粉末的添加量为10mg/L～60mg/L，超声分散的功率为60～80W，超声时间为1～2小时。

进一步地优选，所述含有壳聚糖层的基板制备方法为在表面光滑平整基板表面沉积或旋涂一层厚度为0.02μm～5μm的壳聚糖层。

进一步地优选，所述步骤(2)的活化、还原工艺为：将表面含有壳聚糖层的基板放入10g/L～15g/L的硫酸铜溶液中浸泡10分钟，取出用去离子水冲洗后再放入含有4g/L～8g/L硼氢化钠和4g/L～8g/L氢氧化钠的溶液中反应10分钟，最后用去离子水冲洗获得活性基板。

进一步地优选，活性基板放入化学镀铜液中反应的时间为30～60分钟；所述弱酸溶液采用质量分数为2％～8％的醋酸水溶液，静置时间为5～40小时。

所述基板为玻璃、聚酰亚胺薄膜、陶瓷、硅片中的任意一种。

本发明的有益效果为：

1.本发明制备出超薄铜石墨烯复合箔厚度仅为现有商业铜箔的十分之一，同时具有更为优良的力学性能和导电性能。

2.本发明提供的超薄铜石墨烯复合箔制备方法操作简单，无需使用昂贵、大型的仪器设备，耗时短，工艺成本低。

附图说明

图1为实例2中基板放入醋酸溶液中静置24小时后的宏观图；