一种石墨烯膜及其表面金属化方法与流程

本发明涉及石墨烯膜制备，具体而言，涉及一种石墨烯膜及其表面金属化方法。

背景技术：

1、随着电子设备朝小型化、高度集成化的趋势发展，高导热的热管理材料需求越来越迫切，其中石墨烯膜面内导热率高，是极佳的散热材料，然而由于其层间强度低，难以独立作为需要承载电子元器件的均温板或者散热板，因而需要制备石墨烯膜/铝或者铜的复合材料，既有一定的强度也有高的导热率。焊接是制备石墨烯膜/金属复合材料的一种高效低成本方式，然而石墨烯膜与金属之间的焊接存在润湿难、接头强度低、界面热阻大等问题，解决问题的途径有热压扩散焊和石墨烯膜表面金属化，前者周期长、成本高，不适合于大规模生产应用，而石墨烯膜表面金属化通常采用化学镀、pvd(物理气相沉积)和cvd(化学气相沉积)等方式，这些金属化工艺镀层厚度较薄，一般只能到2～3μm左右，后续焊接需要石墨烯膜表面金属镀层尽可能厚，为此可采用电镀的方式，然而单一的电镀工艺在石墨烯膜表面镀覆金属层和石墨烯膜结合力差，镀层越厚，镀层与基体结合力也越低。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯膜及其表面金属化方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供一种石墨烯膜的表面金属化方法，先采用磁控溅射的方法在石墨烯膜基体表面镀覆金属粘附层，再采用电镀的方法在所述金属粘附层表面镀覆金属电镀层，最后得到表面金属化的石墨烯膜。

4、优选的，所述金属粘附层和所述金属电镀层的金属种类相同。

5、优选的，所述金属粘附层的厚度为300～500nm，所述金属电镀层的厚度为5～20μm。

6、优选的，所述磁控溅射的方法为，采用ar离子轰击金属靶材，使所述金属靶材镀覆在所述石墨烯表面，形成所述金属粘附层。

7、优选的，所述金属靶材为cu、cr、au或ag中的一种。

8、优选的，所述磁控溅射的条件为，本底真空度为1×10-3pa，溅射电流为0.7～1a，所述石墨烯膜基体上所加偏压为150～200v,工作气压为1～1.5pa，沉积时间为20～35min。

9、优选的，所述电镀的方法为，将带有所述金属粘附层的石墨烯膜基体浸入电解液，通电并进行电镀。

10、优选的，所述金属电镀层的金属种类为cu；所述电解液由cuso4·5h2o、浓度为37％～38％的h2so4、葡萄糖和去离子水配制而成，所述电解液中，cuso4、h2so4和葡萄糖的体积比为6:2:1，所述电解液中，cuso4的浓度大于或等于128g/l。

11、优选的，所述电镀的条件为，电流密度5～7a/dm2，温度20～25℃，电镀时间5～10min。

12、本发明还提供一种石墨烯膜，所述石墨烯膜的表面被金属化，所述石墨烯膜采用上述的表面金属化方法制备得到。

13、本发明的有益效果在于：

14、(1)本发明的石墨烯膜的表面金属化方法，采用先磁控溅射、后电镀的方法，提高镀覆的金属与石墨烯膜基体的结合力；

15、(2)本发明的石墨烯膜的表面金属化方法，其磁控溅射具体参数和电镀使用的电解液等条件，能够有效保证两种镀层的相互适应性，增大了复合镀层均匀性，相比于单一的磁控溅射，本发明所获镀层更厚，效率更高；

16、(3)本发明的石墨烯膜，采用本发明的方法进行表面金属化，具有良好的耐磨性和焊接性；

17、(4)本发明的石墨烯膜，镀层厚度可控，效率高、成本低廉，有大规模应用潜力。

技术特征：

1.一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，先采用磁控溅射的方法在石墨烯膜基体(1)表面镀覆金属粘附层(2)，再采用电镀的方法在所述金属粘附层(2)表面镀覆金属电镀层(3)，最后得到表面金属化的石墨烯膜。

2.根据权利要求1所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述金属粘附层(2)和所述金属电镀层(3)的金属种类相同。

3.根据权利要求1所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述金属粘附层(2)的厚度为300～500nm，所述金属电镀层(3)的厚度为5～20μm。

4.根据权利要求1所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述磁控溅射的方法为，采用ar离子轰击金属靶材，使所述金属靶材镀覆在所述石墨烯表面，形成所述金属粘附层(2)。

5.根据权利要求4所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述金属靶材为cu、cr、au或ag中的一种。

6.根据权利要求5所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述ar离子轰击金属靶材的条件为，本底真空度为1×10-3pa，溅射电流为0.7～1a，所述石墨烯膜基体(1)上所加偏压为150～200v，工作气压为1～1.5pa，沉积时间为20～35min。

7.根据权利要求1～6任意一项所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述电镀的方法为，将带有所述金属粘附层(2)的石墨烯膜基体(1)浸入电解液并通电，使所述电解液中的金属离子在所述金属粘附层(2)表面形成所述金属电镀层(3)。

8.根据权利要求7所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述金属电镀层(3)的金属种类为cu；所述电解液由cuso4·5h2o、浓度为37％～38％的h2so4、葡萄糖和去离子水配制而成，所述电解液中，cuso4、h2so4和葡萄糖的体积比为6:2:1，所述电解液中，cuso4的浓度大于或等于128g/l。

9.根据权利要求8所述一种石墨烯膜的表面金属化方法，其特征在于，所述电镀的条件为，电流密度5～7a/dm2，温度20～25℃，电镀时间5～10min。

10.一种石墨烯膜，其特征在于，所述石墨烯膜的表面被金属化，所述石墨烯膜采用权利要求1～9任意一项所述的表面金属化方法制备得到。

技术总结
本发明涉及石墨烯膜制备技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯膜及其表面金属化方法。先采用磁控溅射的方法在石墨烯膜基体表面镀覆金属粘附层，再采用电镀的方法在金属粘附层表面镀覆金属电镀层，最后得到表面金属化的石墨烯膜。该方法采用先磁控溅射、后电镀的方法，提高镀覆的金属与石墨烯膜基体的结合力；该方法能够有效保证两种镀层的相互适应性，增大了复合镀层均匀性，所获镀层更厚，效率更高。采用该方法进行表面金属化，耐磨性和焊接性良好，镀层厚度可控，效率高、成本低廉，有大规模应用潜力。

技术研发人员：张扬胜,麻思达,王小龙,吉红伟,徐李刚,李悦,廖全文
受保护的技术使用者：北京无线电测量研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12