石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯具有超高的比表面积和优异的力学性能, 是铜基复合材料理想的增强体。传统的粉末冶金工艺很难解决石墨烯在铜基体中的分散问题, 以及石墨烯与铜基体结合性差的难题。随着近些年研究者对石墨烯-铜界面问题深入的探索, 一些新的制备工艺不断出现。本文系统地介绍和对比了近几年石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺, 概述了关于石墨烯/铜复合材料力学性能的研究进展, 总结了石墨烯增强铜基复合材料力学性能的机理, 并对未来石墨烯增强铜基复合材料的研究重点进行了展望。     

快速电化学剥离天然脉石墨制备石墨烯用于透明导电薄膜的研究

目的开发一种基于电化学剥离天然脉石墨的石墨烯量产制备工艺,并研究其剥离石墨烯的品质,最后验证以该量产石墨烯作为原料制备透明导电薄膜的可行性。方法以相同的电化学工艺剥离天然脉石墨、高定向热解石墨以及人工石墨制备石墨烯,然后用共聚焦光学显微镜(OM)、扫描探针显微镜(AFM)、拉曼光谱仪(Raman)和X-射线光电子能谱仪(XPS)考察天然脉石墨剥离的石墨烯尺寸和品质,并将其与另外两种石墨烯及基于文献报道的热/化学还原氧化石墨烯进行对比,最后以天然脉石墨剥离的石墨烯制备成透明导电膜并测量其电导率和透光率。结果以天然脉石墨通过电化学剥离得到的石墨烯主要以1—3层石墨烯为主,平均横向尺寸和厚度分别为5.9μm和2.4 nm。Raman及XPS分析表明,该石墨烯的品质可与电化学剥离高定向热解石墨得到的石墨烯相媲美,并且优于人工石墨烯和基于热/化学还原的氧化石墨烯的品质。最后以天然脉石墨烯为原料,通过界面自组装及后续的转移工艺于石英基板上制备了透明的石墨烯导电薄膜,在83.1%的透光率下,该薄膜的方阻低至13 k?/□,相对于以人工石墨经电化学剥离得到的石墨烯为原料所制备的导电薄膜有较大的提升。结论以天然脉石墨作为原料并通过电化学剥离得到的石墨烯的尺寸较大、缺陷少、官能化程度低,可应用于透明导电膜的制备,这主要归因于天然脉石墨的致密结晶性及高含碳量。     

含石墨烯胞室结构的铜复合材料及其耐腐蚀性能

目的 开发一种石墨烯在铜基复合材料中的均匀分散结构,制备出兼具高导电和强抗刻蚀性能的石墨烯/铜复合材料。方法 采用化学气相沉积原位生长法结合分散剂工艺,制备分散均匀石墨烯/铜基粉体复合材料。利用制备的石墨烯/铜粉体材料,采用真空热压工艺,制备了石墨烯/铜块体材料,然后用拉曼光谱、X射线粉末衍射仪和金相显微镜,考察石墨烯/铜试样的质量和形貌,最后用数字便携式涡流电导仪测量其电导率。利用自主设计的石墨烯/铜在过硫酸铵中刻蚀的实验装置,测试石墨烯/铜的抗刻蚀性能。结果 利用石墨烯/铜粉体制备的石墨烯/铜块体和铜具有相同的(111)、(200)和(220)晶面,多层石墨烯以立体胞室结构均匀分布在铜晶粒的晶界处。石墨烯/铜块体的导电率为96%IACS,明显优于文献报道的以其他方法制备的石墨烯/铜块体,并且在过硫酸铵溶液中浸泡90 min后,石墨烯/铜块的质量损失为126.6 mg, 石墨烯/铜比纯铜的抗刻蚀能力提高了37.6%,具有比铜更强的抗刻蚀性能。结论 以CVD原位生长法和真空热压法制 备的石墨烯/铜复合材料,石墨烯以立体胞室结构均匀分散在铜界面处,并且兼具高的导电性和强的抗刻蚀性能。     

金刚石热沉与半导体器件连接技术研究现状与发展趋势

半导体器件的集成化和小型化不可避免地导致散热问题发生。热量的持续累积威胁着电子的性能、稳定性和寿命。因此,提高电子器件的散热能力对其稳定运行至关重要。金刚石作为一种高效的散热衬底,具有众多无可比拟的优势,越来越受到人们关注。该文综述了金刚石作为半导体高功率器件热沉的研究进展,简要介绍了金刚石与半导体器件的连接方式,总结了金刚石基半导体器件面临的技术挑战,展望了其未来发展方向。     

六方氮化硼导热复合材料研究进展

随着电子元器件、电力系统和通讯设备等领域的飞速发展,对散热要求也越来越高。六方氮 化硼是一种性能优异的绝缘导热填料,其导热复合材料受到了越来越多的关注。该文综述了近年来关 于六方氮化硼基导热复合材料的研究进展,简要介绍了其导热机理和研究现状,进一步总结了当前存 在的一些技术困难,并展望了未来六方氮化硼基导热复合材料的发展方向。     

石墨烯转移工艺对石墨烯传感器检测汞离子的影响

本工作采用化学气相沉积法(CVD)石墨烯制备场效应晶体管(FET)传感器,在石墨烯表面修饰DNA,用于检测汞离子.为探索转移方法对石墨烯传感器件性能的影响,制备了3种不同转移工艺的石墨烯样品,分别是PMMA转移方法中退火烧除PMMA的石墨烯、用丙酮洗去PMMA的石墨烯和Au转移的石墨烯,对石墨烯样品进行拉曼光谱、分光光度计、光学显微镜(OM)、扫描探针显微镜(SPM)的表征.通过FET转移特性曲线的输出,得到汞离子对石墨烯掺杂情况的变化,从而考察了各种石墨烯传感器对汞离子的检测性能.结果表明,Au转移的石墨烯表面清洁程度最佳,SPM图像显示其表面平坦无杂质,表面粗糙度(Ra)仅为0.45 nm.用该种石墨烯制备的传感器件对汞离子检测的检测限达10 p M,且FET的狄拉克点变化也最大,达-0.132 V.     

表面活性剂辅助的水相剥离法制备石墨烯研究进展

表面活性剂辅助水相剥离法是一种制备较高质量石墨烯的方法。概述了表面活性剂辅助的水相剥离方法的技术优势,包括方法绿色环保、便于规模化、所得石墨烯质量高和产量大等特点。在此基础上,重点综述了近年来不同种类表面活性剂辅助水相剥离石墨烯的研究进展,其中离子型表面活性剂辅助剥离石墨烯,包括烷基阴离子表面活性剂辅助剥离石墨、胆盐类表面活性剂辅助剥离石墨、芘衍生物辅助剥离石墨、阳离子型表面活性剂辅助剥离石墨等;非离子性表面活性剂辅助剥离石墨,包括聚乙烯吡咯烷酮辅助剥离石墨、聚醚表面活性剂辅助剥离石墨、聚乙烯基咪唑类高分子辅助水相剥离石墨等。针对各种形式的表面活性剂辅助水相剥离石墨方法,分别从制备流程、表面活性剂物理化学性能、制得的石墨烯的结构与性能等方面进行了归纳与对比。最后展望了液相剥离制备石墨烯方法在未来的发展方向。     

化学气相沉积石墨烯/铜合金制备与导电、耐磨性能研究

通过原位化学气相沉积(CVD)技术，在铜粉上包覆石墨烯，再通过真空热压技术制备出石墨烯/铜合金。研究表明：铜晶粒表面包覆了高质量的石墨烯。在铜粉表面原位生长的石墨烯均匀分散在铜晶粒的晶界处，而且石墨烯的含量低，只占0.04%(质量分数)。石墨烯/铜合金具有高的导电性能，导电率高达97%IACS。同时，石墨烯/铜合金的摩擦系数降低到0.46，与铜相比降低了38.7%。石墨烯/铜合金的磨损率降低到2.09×10^-4 mm³/(N·m)，与铜相比降低了68.6%。     

合成聚晶金刚石过程的颗粒冷压破碎

为提升聚晶金刚石的致密度，研究在初装、冷等静压后以及六面顶压机内等不同压力条件下，不同金刚石粉体粒径和配比在加压前后的粉体密度、粒径分布及重排微观结构变化，发现金刚石粉体的变化规律。合成过程包括初装料的无序排列到220 MPa等静压后的细颗粒填充孔隙与重排，再到超高压力下大颗粒被挤压破碎，孔隙被逐步填充。由于细颗粒的缓冲效应，大颗粒G_20～30在双粒径配方G_2～4和G_20～30中比在单一粒径G_20～30配方中破碎更少，更有利于提升金刚石粉体堆积密度。