[发明专利]一种光亮型高导电石墨烯/铜复合材料的制备方法

说明书

本发明属于信号传输技术领域，具体涉及一种光亮型高导电石墨烯/铜复合材料的制备方法。针对光亮型高导电石墨烯/铜复合材料难以制备的技术难题，提出一种配比合理、绿色环保、节约成本、镀层厚度可控的石墨烯/铜沉积液，以及电沉积方法，制备出与基体结合强度高且表面平整的光亮型高导电石墨烯/铜复合材料。先配制含有明胶和十二烷基硫酸钠作为添加剂的石墨烯/铜沉积液A；再配制含有聚丙烯酰胺和硫脲作为添加剂的纯铜沉积液B。沉积方式为交替沉积液沉积，得到光亮型高导电石墨烯/铜复合材料。本发明制备的复合材料在表面平整光亮的同时具有较高的导电率，且镀层厚度均匀，与基体结合强度高，不易剥离、脱落。

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，具体涉及一种光亮型高导电石墨烯/铜复合材料的制备方法。

背景技术

在当今时代，随着5G通信、云计算、大数据等技术的迅速发展，大批量数据的高速传输和实时处理已经成为瓶颈技术。在PCB中铜导体的趋肤效应和高密度化发展带来的铜导线尺寸细小化(导线的粗糙度占比率越来越大)，因此信号高速/高频化使信号传输越来越集中于导线“表层”，其结果使信号传输在粗糙度层发生“驻波”、“反射”等造成传输信号损失或“失真”，严重时会造成信号传输失败，因此应采用合适的方法来降低铜导线表面粗糙度从而减少高频信号传输过程中的损耗。

目前，石墨烯/金属基复合材料的制备方法有很多种，主要包括粉末冶金法、化学气相沉积法和电沉积法等多种方法，其中，电沉积法是通过氧化还原反应的方式将石墨烯均匀的沉积在金属基体表面，具有工艺简单、镀层厚度可控等优点，但电沉积法还存在以下问题：(1)电沉积液成分及工艺参数会直接影响制备的复合材料的组织和性能；(2)石墨镀层与基体结合较差，易脱落、易氧化，这些问题限制了电沉积法在制备石墨烯/金属基复合材料方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配比合理、绿色环保、节约成本、镀层厚度可控的石墨烯/铜沉积液以及电沉积方法，从而制备一种与基体结合强度高且表面平整的光亮型高导电石墨烯/铜复合材料。

石墨烯因其优越的机械性能(单层石墨烯杨氏模量达到1TPa，抗拉强度达到130GPa)被称为金属基复合材料理想的增强体材料。将石墨烯均匀分散在五水合硫酸铜溶液中，形成五水合硫酸铜/石墨烯复合电沉积液，一方面既可以提升材料性能，另一方面，沉积液可以循环使用、节约成本。使用本发明提供的沉积液配合本发明的工艺制备石墨烯/铜复合材料，获得的石墨烯/铜复合材料镀层表面平整光亮，厚度均匀，且与基体结合强度高，不易脱落。

本发明的技术解决方案是：

一种光亮型高导电石墨烯/铜复合材料的制备方法，具体实施如下：

(1)配制石墨烯/铜沉积液，称为A，其中，将明胶和十二烷基硫酸钠作为添加剂加入到A中；

沉积液A按照质量浓度的组成为：五水合硫酸铜100～200g/L，石墨烯0.1～0.8g/L，十二烷基硫酸钠0.1～0.8g/L，明胶5～25mg/L，余量为去离子水；

电沉积溶液A的配制方法为：将石墨烯与十二烷基硫酸钠混合进行超声分散，再进行高速匀质分散，速度为3000～6000r/min；将明胶与五水合硫酸铜溶液混合进行机械搅拌后再与石墨烯溶液混合，然后采用电动搅拌机搅拌及高速匀质分散，得到沉积液A。

(2)配制纯铜沉积液，称为B，其中，将聚丙烯酰胺和硫脲作为添加剂加入到B中；

沉积液B按照质量浓度的组成为：五水合硫酸铜100～200g/L，聚丙烯酰胺3～20mg/L，硫脲6～40mg/L，余量去离子水。

电沉积溶液B的配制方法为：将聚丙烯酰胺和硫脲混合进行超声分散后与五水合硫酸铜混合，采用电动搅拌机搅拌及高速匀质分散，速度为1000-3000r/min，得到沉积液B。

(3)采用直流电沉积法进行电沉积，沉积方式为交替沉积液沉积。