本技术公开了一种高导电导热图案化石墨烯铜复合材料及其制备方法,涉及复合材料制备的技术领域,本发明旨在解决如何提高石墨烯铜复合材料性能的问题,本发明包括有以下步骤:S1:将光刻胶涂布于石墨烯包覆铜箔的两侧石墨烯层上,并固化,固化成型后对所述光刻胶进行图案化处理;S2:将步骤S1中的所述石墨烯包覆铜箔放置进光刻机内,按照图案化的光刻胶对石墨烯层进行刻蚀,去除光刻胶层,制得图案化石墨烯包覆铜箔;S3:将多块步骤S2中制得的所述图案化石墨烯包覆铜箔放置进热压腔室内,设定适当的热压温度和压强,利用叠层热压法对所述图案化石墨烯包覆铜箔进行热压成形,以得到高导电导热石墨烯铜复合材料。
背景技术
纯金属一直被认为具有室温下最高的导电率,自约100年前首次正式记录铜的导电率以来,大量的对铜金属进行高度提炼的研究只提高了约3%的导电率,目前广泛推行的国际退火铜标准(IACS)记录纯铜室温下的导电率为5.8×107
S/m,在金属中仅银的导电率优于铜(约108%IACS),但其成本过于高昂,因此铜基材料一直作为主要的导电材料进行服役。
为了提高铜基材料的导电性,通过提高纯度、减少晶界和降低缺陷等制备高纯度铜的方法已经逐渐接近物理极限,成本显著提高,技术要求也越来越苛刻;而添加其他合金材料(如锡、稀土元素等),也多存在由于工艺不稳定或铜基晶格畸变造成导电率下降的现象,存在一定的局限性,利用金属铜与新材料复合,制备超高导电铜基复合材料,吸引了广泛研究。
石墨烯(Graphene)是碳原子的同素异形体和二维晶体材料,它是二维晶格组件的基本单层SP2
杂化(二维蜂窝结构)碳原子。2004年英国科学家首次成功制备出石墨烯薄片,其内部碳原子均以结合强度极高的σ键结合,同时每个碳原子又可以提供一个未成键的自由电子。这种独特的结构觉醒了其具有高强度和良好的导电性,其强度高达130GPa,载流子迁移率为15000cm2
/(V·s),二者均为目前已知材料之最。不但如此,石墨烯还具有很高的表面积和热导率,以及分子、量子、隧道效应等独特性质,图案化处理的石墨烯具有更加优异的导电和导热性能。因其特殊的二维结构和优异的性能,石墨烯在提高材料机械性、保持铜高导电导热性方面仍有着不错的优势,成为铜基复合材料的极佳增强材料,石墨烯增强铜基材料已被广泛应用于汽车和航空航天工业中。
但是石墨烯和铜之间的浸润性很差,导致界面结合性差,造成材料强度降低。在复合材料的制备过程中,常会破坏石墨烯的结构,而石墨烯优异的性能强烈依赖于完整的结构。因此得到的石墨烯复合材料的性能往往与理论值相差甚远。因此,针对石墨烯铜的界面结构进行调控,改善石墨烯铜界面粘附力弱的问题,保证石墨烯铜复合材料制备过程中石墨烯不破损、团聚,提高石墨烯铜复合材料性能,这对复合材料的研究具有重要意义。
实现思路