南昌大学《ACS AMI》:可扩展制备超薄铜/石墨烯复合箔,具有高机械性能和优异散热性

铜箔作为电子设备的重要基础材料,应具有厚度小、力学性能好、导热性能好等特点。然而,制备具有良好性能的超薄铜箔仍然是一个挑战。南昌大学材料科学与工程学院唐建成 教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表论文,研究提出一种化学沉积(ELD)方法,该可在25分钟的短时间内制备超薄的独立镀镍石墨烯(NCG)/Cu复合箔。

1、成果简介

铜箔作为电子设备的重要基础材料,应具有厚度小、力学性能好、导热性能好等特点。然而,制备具有良好性能的超薄铜箔仍然是一个挑战。南昌大学材料科学与工程学院唐建成 教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Scalable Preparation of Ultrathin Graphene-Reinforced Copper Composite Foils with High Mechanical Properties and Excellent Heat Dissipation”的论文,研究提出一种化学沉积(ELD)方法,该可在25分钟的短时间内制备超薄的独立镀镍石墨烯(NCG)/Cu复合箔。

NCG可以显着改善复合箔的机械和物理性能。实验结果表明,当NCG浓度为30mg/L时,NCG/Cu复合箔的性能最好。复合箔的厚度为1.1μm、 与纯铜箔相比,弯曲次数和弹性模量分别提高了298.1%和737.3%。值得注意的是,复合箔具有优异的散热性能,显示出作为散热材料的巨大潜力。这项工作提出了一种制造超薄材料的新方法。

2、图文导读

南昌大学《ACS AMI》:可扩展制备超薄铜/石墨烯复合箔,具有高机械性能和优异散热性

图1. NCG / Cu复合箔的制备示意图

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图2. NCG的微观结构表征。

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图3.(a–c)在不同的壳聚糖乙酸溶液停留时间下获得的反应底物的数字图像。(d,e)壳聚糖乙酸溶液的静置时间为0–20 h时,Cu箔的SEM,数字和TEM图像。(f)(e)的EDX映射。(g–i)当壳聚糖乙酸溶液的放置时间为20–40 h时,Cu箔的SEM图像,数字图像和TEM图像。

南昌大学《ACS AMI》:可扩展制备超薄铜/石墨烯复合箔,具有高机械性能和优异散热性

图4. NCG / Cu复合箔的特性

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图5.复合箔中不同浓度的NCG的三维(3D)X-CT分布(灰色黑色代表NCG):(a)10 mg / L,(b)30 mg / L,和(c )60毫克/升。

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图6.复合箔的机械和物理性能

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图7.复合箔的散热性能测试

3、小结

总而言之,我们报告了一种可扩展且具有成本效益的策略,用于制造可以自动剥离的超薄NCG / Cu复合箔。结果表明,NCG / Cu复合箔具有良好的拉伸强度,高导热性和优异的散热性能,从而为下一代电子和储能设备的发展做出了巨大贡献。

文献:

南昌大学《ACS AMI》:可扩展制备超薄铜/石墨烯复合箔,具有高机械性能和优异散热性

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c01519

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