[发明专利]一种微纳尺寸片与片的冷焊方法

说明书

本发明涉及微纳尺寸焊接，更具体的说是一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述该方法包括以下步骤：步骤一：选取母材Ⅰ和母材Ⅱ；步骤二：母材Ⅰ和母材Ⅱ在完全真空状态下相互靠近；步骤三：母材Ⅰ和母材Ⅱ在焊接间距下保持一段时间完成焊接；可以利用真空量子涨落原理实现纳米片与片之间的连接，焊接在室温下进行，不需要额外的能量及压力辅助，可以实现连接点与母材等强；可以不施加外界压力以及能量对微纳米尺寸片与片实现连接；具有无焊料、无污染、低应力、无摩擦以及无加热的特点；因此，连接后材料性能不会受到影响；与熔化焊及钎焊相比，本发明可以在短时间内实现微纳米尺寸片/片及线/片的有效连接。

技术领域

本发明涉及微纳尺寸焊接，更具体的说是一种微纳尺寸片与片的冷焊方法。

背景技术

金属纳米材料对力、电、磁等物理刺激具有很高的敏感性。金属纳米材料具有超高频工作的能力，作为电子和机电设备的纳米机械构件和主动元件具有较大的潜力。纳米连接是纳米制造的关键技术，目前的研究主要集中于纳米线/线的连接，且连接方法主要通过熔化焊、钎焊以及冷焊接方法实现。然而，对纳米片/片的冷焊连接方面尚未见报道。

熔化焊的热源主要为电焦耳热、电子束加热以及激光加热。由于连接件尺寸较小，通过加热的方式进行连接，焊接中较高的热输入难以保证材料的晶粒在连接后仍然保持纳米尺寸。此外，采用激光及电子束的方式需要较长时间的热输入才能实现有效的连接。

采用钎焊对纳米结构件的连接中，钎料的加入会破坏材料的均匀性，且对材料的导电性会有较大的影响。

综上现有技术中的缺点是无法在短时间内实现微纳米尺寸片/片及线/片的有效连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，可以在短时间内实现微纳米尺寸片/片及线/片的有效连接。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述该方法包括以下步骤：

步骤一：选取母材Ⅰ和母材Ⅱ；

步骤二：母材Ⅰ和母材Ⅱ在完全真空状态下相互靠近；

步骤三：母材Ⅰ和母材Ⅱ在焊接间距下保持一段时间完成焊接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述母材Ⅰ和母材Ⅱ为Ag、Au、Al、Ti、Pb或Cu，母材Ⅰ和母材Ⅱ为同种材料或异种材料。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述母材Ⅰ和母材Ⅱ的厚度为10nm～100nm，母材Ⅰ和母材Ⅱ相互平行设置。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述母材Ⅰ和母材Ⅱ的焊接间距为0～10nm，母材Ⅰ和母材Ⅱ保持间距的一段时间为5s～120s。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述微纳尺寸片与片的冷焊方法还涉及一种真空环境下纳米结构冷焊系统，真空环境下纳米结构冷焊系统包括驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、三探针纳米操作器Ⅰ、三探针纳米操作器Ⅱ、显微镜、纳米操作台、定位块Ⅰ和定位块Ⅱ。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种微纳尺寸片与片的冷焊方法，所述母材Ⅰ和母材Ⅱ在真空环境下纳米结构冷焊系统内焊接的步骤为：

步骤一：调节定位块Ⅰ和定位块Ⅱ之间的距离，两者间距为100nm～1mm；

步骤二：母材Ⅰ和母材Ⅱ分别放置在定位块Ⅰ和定位块Ⅱ上，操作环境抽取成完全真空状态；

步骤三：启动驱动器Ⅰ及三探针纳米操作器Ⅰ，拾取母材Ⅰ，驱动器Ⅰ和三探针纳米操作器Ⅰ驱动母材Ⅰ与定位块Ⅰ侧面贴合，使得母材Ⅰ垂直于纳米操作台且平行于显微镜；