CN116798875A - 一种二维层状碳氮化合物和铜的层状复合材料的制备方法 - Google Patents

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CN116798875A CN202310695221.4A CN202310695221A CN116798875A CN 116798875 A CN116798875 A CN 116798875A CN 202310695221 A CN202310695221 A CN 202310695221A CN 116798875 A CN116798875 A CN 116798875A
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蒋阳
高陈钰
邓汲坤
王泽川
何家兴
童国庆
刘君武
仲洪海
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Abstract

本发明公开了一种二维层状碳氮化合物和铜的层状复合材料的制备方法,本发明采用兼具陶瓷性能和金属性能的Ti3C2TX与铜一起制备复合材料,Ti3C2TX独特的二维层状结构使其在具有良好导电性能和导热性能的同时具有较低的热膨胀系数,在与铜制备成复合材料时不仅能够保留其原有的优秀的导电导热性能,还能有效降低热膨胀系数,充分解决了实现引线框架和封装材料的热膨胀系数匹配,避免TSVPumping,使得芯片具有更长的使用寿命,适应更高温度的工作环境的问题。

Description

一种二维层状碳氮化合物和铜的层状复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电子封装复合材料制备领域,具体涉及一种应用于引线框架和基板的MXene与铜的层状复合材料的制备方法。
背景技术
2021年,中国半导体器件和集成电路专用设备行业市场规模达1705.84亿元,同比增长49.9%。但由于受到各方面的限制,中国半导体企业难以获取关键技术和设备,同时国内半导体产业链的不完善和不平衡,导致中国半导体企业在高端芯片、封装测试、特种材料等领域仍存在较大差距,为解决这种卡脖子技术问题,必须加强基础研究和技术创新。
芯片的本质是半导体加集成电路,而电子封装就是指将半导体与集成电路组装成最终产品——芯片的整个过程。引线框架和基板都是电子封装中重要的组成部分,需要较高的导电性能和优秀的热学性能。基板是支撑芯片和引线的平面结构,通常采用铜箔覆盖的玻璃纤维或者陶瓷等高导电性材料;引线框架是集成电路中芯片的载体,是一种借助键合材料实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接,形成电气回路的关键结构件,起到固定芯片、保护内部元件,传递电信号并向外散发原件热量的作用。为实现这些功能,材料要求具有良好的导电导热性能、低热膨胀系数、足够的强度刚度和热成型性以及易加工性。当下为保证引线框架的导电性导热性,通常其材料为铜,然而与此同时封装材料为保护电路芯片免受周围环境的影响,其材料通常选择陶瓷,玻璃等热膨胀系数较低的材料。因此,引线框架材料与封装材料的热膨胀系数的不匹配就容易使芯片在使用发热的过程中导致TSVPumping,严重影响芯片的使用寿命。
为解决上述问题,就需要引线框架的材料在保留其原有的良好导电性和导热性能的同时,具有与封装材料相匹配的低热膨胀系数,本发明采取的二维层状碳氮化合物与铜层状复合的办法可以有效获得符合上述条件的材料。
MXene材料作为一种新型的二维材料,通过将前体MAX相中键能较弱的A层刻蚀掉以获得,自其在2011年被报道出来后,大量科研人员钻研其中,迄今为止,已经实验产生出了30多种化学计量的MXene,由于其可扩展性,亲水性,易加工性以及优秀的光学,电学和机械性能被广泛应用于电化学储能,电磁干扰屏蔽,医学等各个领域之中。MXene具有与金属相似的导电性能和导热性能,同时具有较低的热膨胀系数。采取将MXene与铜层状复合的方法可以在保留铜原有的高导电性和高导热性能的前提下有效降低铜的热膨胀系数,实现引线框架和封装材料的热膨胀系数匹配,避免TSVPumping,使得芯片具有更长的使用寿命,适应更高温度的工作环境。
发明内容
本发明针对引线框架与封装材料热膨胀系数不匹配的问题,提供了一种具备叠层复合构型,降低铜基体的热膨胀系数,提高铜基体的电导率的二维层状碳氮化合物MXene和铜的层状复合材料的制备方法。
本发明二维层状碳氮化合物MXene和铜的层状复合材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:刻蚀
将氢氟酸和盐酸以1:4的质量比加入塑料容器中,置于搅拌台上搅拌至均匀混合后缓慢加入适量Ti3AlC2,由于在Ti3AlC2中,Ti-C键是共价键,而Ti-Al键是金属键,因此MAX层与层之间的键较难被机械破碎,但由于Ti-Al键比Ti-C键能更弱,所以选择性地刻蚀Ti-Al键来刻蚀掉Al原子,从而得到Ti3C2TX。将容器置于恒温搅拌台上在10~55℃下以350-600rpm的速度搅拌12~24小时以刻蚀掉Al层,获得多层MXene。
步骤2:插层
蚀刻后,MXene以多层形式存在,由二维MXene薄片组成,由范德华力堆叠在一起,因此为得到单片层的MXene纳米片需要对多层的MXene进行插层。将刻蚀反应完成后的液体倒入离心管中以3000-12000rpm的速度离心1-5小时,倒掉澄清的上清液,在离心管中加入去离子水后充分摇匀并再次离心,重复上述步骤直至上清液的pH值≥6后,将离心管中下层沉淀转移至塑料容器中,加入适量LiCl,在30-40℃下以300-1000rpm的速度搅拌12~24小时实现对多层MXene的充分插层以获得单片层的MXene。将充分插层后的MXene悬浮液倒入离心管中,以适当的速度离心,将澄清的上清液倒掉并加入去离子水再次离心用以清洗反应剩余的LiCl,重复上述步骤直至上清液变成黑色,上清液中的黑色悬浮颗粒为纳米级单片层MXene。在上清液变成黑色后,将黑色上清液倒入容器中留用。重复离心并在每次离心后将黑色上清液倒入容器中留用,直至上清液颜色变淡。
步骤3:表面修饰
将步骤2收集的黑色上清液进行高速离心浓缩获得黑色沉淀,将黑色沉淀置于玻璃培养皿中,将培养皿放置在冷冻干燥机中进行冷冻干燥。充分干燥后,将干燥得到的单片层MXene固体取0.2g加入适量去离子水,再加入一定量的PDDA搅拌12-36小时。反应后将液体以3000-12000rpm的速度离心1-3小时,倒出上清液,并加入去离子水,重复离心3~6次以清洗反应剩余的PDDA。清洗干净后将PDDA改性的MXene进行冷冻干燥留用。PDDA为强阳离子聚电解质,在水中溶解后氯离子被分解,剩下的聚合物带正电,因此PDDA可用于修饰MXene表面所带电荷,由于MXene材料表面有羟基或末端氧,羟基或末端氧有着过渡金属碳化物的金属导电性,因此单片层MXene在水中表面带负电,PDDA可以与MXene静电吸附,充分反应后,PDDA覆盖于单片层MXene的表面,不仅实现了MXene所带电荷的转变,还能一定程度上缓解MXene的氧化变质。
步骤4:电镀
将清洗干净后的PDDA改性的MXene放置于500ml的烧杯中,加入适量去离子水,将烧杯置于恒温水浴搅拌锅中搅拌;再称量适量CuSO4·5H2O倒入另外的烧杯中作为镀铜过程中的铜离子来源,加入适量的去离子水后加入5-30ml的H2SO4以增强溶液中的离子含量增加铜的电镀速度,随后将烧杯同样放入恒温水浴搅拌锅进行搅拌准备进行电镀,恒温水域搅拌锅的温度设定为15-30℃。铜层电镀过程中使用含磷量为0.2%-0.4%的铜板作为阳极。电镀过程中若采用惰性电极作为阳极,则随着电镀过程的进行溶液中铜离子的含量会不断降低,影响电镀的结果,若采用纯铜板作为阳极,在电镀过程中铜板会不断析出微小的铜粉混在镀液中导致镀液的污染,若采用含磷量大于0.4%的铜板作为阳极,在镀液的酸性条件下,铜板表面会由于含磷量过高生成一层灰黑色的钝化膜,导致阳极板钝化无法进行后续的电镀,若采用含磷量0.2%-0.4%的铜板作为阳极,不仅能保证电镀过程中铜离子浓度的稳定,还能抑制铜板析出微小的铜粉颗粒并且阳极也不会产生钝化现象。电镀选择不锈钢板作为阴极可以为铜离子沉积提供有效的附着界面保证铜离子的稳定沉积,同时采用不锈钢板有利于电镀结束后复合镀层的剥离。在电镀过程中水浴锅保持适当的搅拌速度避免电镀过程中溶液的区域浓度不均匀现象,同时为阴极板做边缘绝缘处理,防止铜离子沉积在阴极板的侧面。MXene层的电镀过程中采用石墨板等惰性电极作为阳极,避免电镀过程中金属离子的析出导致MXene溶液聚沉。
首先在阴极上进行铜层的电镀,采用直流稳压电源,将电极放入酸性硫酸铜镀液中,电极板相距距离为3-6cm,调节电源的电压使铜层电镀过程中的电流密度为4-15A/dm2,铜层电镀结束后将阴极板从酸性硫酸铜镀液中取出放置于MXene悬浮液中进行MXene的直流电泳沉积,将电源的电压调节至10-30v,单片层的MXene纳米片电泳沉积在铜层上形成蓬松的网络状结构,后续的电镀中铜离子能够沉积在蓬松的网络状结构缝隙中以保留其优秀的导电导热性能,同时这种蓬松的网络状结构能够有效的降低镀层的热膨胀系数。MXene层电镀结束后继续进行铜层的电镀,之后反复进行上述的步骤直至电镀结束,比如使镀层为2、3、4层铜层,将复合镀层从阴极板上剥离下来密封保存留待后续的处理。
步骤5:后处理
将复合镀层以350-550℃的温度进行热轧,使复合镀层更加的致密,使得热膨胀系数降低的效果更好,热轧后将复合镀层放置于管式炉中在氢气的氛围下进行350-550℃退火,氢气退火不仅能还原被氧化的铜,还能消除在热轧过程中产生的变形应力。
本发明的有益效果体现在:
1、本发明采用兼具陶瓷性能和金属性能的Ti3C2TX与铜一起制备复合材料,Ti3C2TX独特的二维层状结构使其在具有良好导电性能和导热性能的同时具有较低的热膨胀系数,在与铜制备成复合材料时不仅能够保留其原有的优秀的导电导热性能,还能有效降低热膨胀系数,充分解决了实现引线框架和封装材料的热膨胀系数匹配,避免TSVPumping,使得芯片具有更长的使用寿命,适应更高温度的工作环境的问题。
2、本发明采用直流电泳沉积的方法制备纯铜和MXene叠层复合材料,相比于超声波喷涂,化学气相沉积等方法,不仅制备所需设备成本更低,而且制备工艺简单,便于操作,MXene纳米片能够更均匀的沉积在层上,有利于实现大规模的商业化生产应用。
3、本发明采用叠层电沉积的方法进行制备复合材料。相较于机械混合烧结的方法,不只依靠材料自身原有的特性,MXene层形成的独特的蓬松网络状结构能够有效的降低镀层的热膨胀系数。
4、本发明在后处理中使用热轧和氢气退火,热轧使镀层结构更加致密,氢气退火在还原表面氧化层的同时使铜原子的晶粒生长,消除了变形应力,使镀层导电导热性能更好。
附图说明
图1为表面修饰前后Ti3C2TX的XRD图。
图2为在铜层上mxene镀层SEM图像。
图3为实施例1的热膨胀系数对比图。
图4为实施例1的电导率对比图。
图5为复合镀层的结构示意图。灰色部分为单片层MXene,金色部分为铜原子。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明技术方案最近一步分析说明。
实施例1:
本实施例中MXene和铜复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:刻蚀
在塑料容器中分别加入4ml氢氟酸和16ml盐酸,置于搅拌台上搅拌20分钟后缓慢加入2.8gTi3AlC2,将容器置于恒温搅拌台上在50℃下以350rpm的速度搅拌24小时以刻蚀掉Al层,获得多层MXene。
步骤2:插层
将刻蚀反应完成后的液体倒入离心管中以8000rpm的速度离心1小时,倒掉澄清的上清液,在离心管中加入去离子水后充分摇匀并再次离心,重复上述步骤直至上清液的pH值≥6后,将离心管中下层沉淀转移至塑料容器中,加入1gLiCl,在35℃下以350rpm的速度搅拌36小时。将充分插层后的MXene悬浮液倒入离心管中,以5000rpm的速度离心30min,将澄清的上清液倒掉并加入去离子水再次离心,重复上述步骤直至上清液变成黑色。在上清液变成黑色后,将黑色上清液倒入容器中留用。重复离心并在每次离心后将黑色上清液倒入容器中留用,直至上清液颜色变淡。
步骤3:表面修饰
将之前留用的黑色上清液进行高速离心浓缩获得黑色沉淀,将黑色沉淀置于玻璃培养皿中,将培养皿放置在冷冻干燥机中在-20℃下进行冷冻干燥。充分干燥后,将干燥得到的单片层MXene固体取1g加入500ml去离子水,再加入1ml,20wt%的PDDA搅拌36小时。反应后将液体以12000rpm的速度离心1小时,倒出上清液,并加入去离子水,重复离心4次以清洗反应剩余的的PDDA。清洗干净后将PDDA改性的MXene进行冷冻干燥留用。
步骤4:电镀
将1g清洗干净后的PDDA改性的MXene放置于500ml的烧杯中,加入适量去离子水,将烧杯置于恒温水浴搅拌锅中搅拌;再称量80gCuSO4·5H2O倒入另外的烧杯中,加入300ml的去离子水后加入5ml的H2SO4,再加入500ml去离子水,随后将烧杯同样放入恒温水浴搅拌锅进行搅拌准备进行电镀,恒温水域搅拌锅的温度设定为50℃。电镀过程中使用含磷量为0.2%-0.4%的铜板作为阳极。电镀选择不锈钢板作为阴极同时为阴极不锈钢板做边缘绝缘处理。
采用直流稳压电源,将电极放入酸性硫酸铜镀液中,电极板相距距离为3cm,调节电源的电压使铜电镀过程中的电流密度为4A/dm2,电镀时间为30分钟,铜层电镀结束后将阴极电极板从酸性硫酸铜镀液中取出放置于MXene悬浮液中进行MXene的直流电泳沉积,将电源的电压调节至15v,电镀时间设置7.5s、15s、22.5s、30s四组进行对照,反复进行上述的步骤使镀层为3层铜层后电镀结束,将复合镀层从阴极板上剥离下来密封保存留待后续的处理。
步骤5:后处理
将复合镀层在300℃下进行热轧至100μm厚,热轧后将复合镀层放置于管式炉中在氢气的氛围下550℃退火一小时。
实施例2:
本实施例中MXene和铜复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:刻蚀
在塑料容器中分别加入4ml氢氟酸和16ml盐酸,置于搅拌台上搅拌20分钟后缓慢加入2.8gTi3AlC2,将容器置于恒温搅拌台上在50℃下以350rpm的速度搅拌24小时以刻蚀掉Al层,获得多层MXene。
步骤2:插层
将刻蚀反应完成后的液体倒入离心管中以8000rpm的速度离心1小时,倒掉澄清的上清液,在离心管中加入去离子水后充分摇匀并再次离心,重复上述步骤直至上清液的pH值≥6后,将离心管中下层沉淀转移至塑料容器中,加入1gLiCl,在35℃下以350rpm的速度搅拌36小时。将充分插层后的MXene悬浮液倒入离心管中,以5000rpm的速度离心30min,将澄清的上清液倒掉并加入去离子水再次离心,重复上述步骤直至上清液变成黑色。在上清液变成黑色后,将黑色上清液倒入容器中留用。重复离心并在每次离心后将黑色上清液倒入容器中留用,直至上清液颜色变淡。
步骤3:表面修饰
将之前留用的黑色上清液进行高速离心浓缩获得黑色沉淀,将黑色沉淀置于玻璃培养皿中,将培养皿放置在冷冻干燥机中进行冷冻干燥。充分干燥后,将干燥得到的单片层MXene固体取1g加入500ml去离子水,再加入1ml,20wt%的PDDA搅拌36小时。反应后将液体以12000rpm的速度离心1小时,倒出上清液,并加入去离子水,重复离心4次以清洗反应剩余的的PDDA。清洗干净后将PDDA改性的MXene进行冷冻干燥留用。
步骤4:电镀
将1g清洗干净后的PDDA改性的MXene放置于500ml的烧杯中,加入适量去离子水,将烧杯置于恒温水浴搅拌锅中搅拌;再称量80gCuSO4·5H2O倒入另外的烧杯中,加入300ml的去离子水后加入5ml的H2SO4,再加入500ml去离子水,随后将烧杯同样放入恒温水浴搅拌锅进行搅拌准备进行电镀,恒温水域搅拌锅的温度设定为50℃。电镀过程中使用含磷量为0.2%-0.4%的铜板作为阳极。电镀选择不锈钢板作为阴极同时为阴极不锈钢板做边缘绝缘处理。
采用直流稳压电源,将电极放入酸性硫酸铜镀液中,电极板相距距离为3cm,调节电源的电压使铜电镀过程中的电流密度为4A/dm2,电镀时间分别设置20、30、40分钟,铜层电镀结束后将阴极电极板从酸性硫酸铜镀液中取出放置于MXene悬浮液中进行MXene的直流电泳沉积,将电源的电压调节至15v,电镀时间15s,反复进行上述的步骤使镀层为3层铜层后电镀结束,将复合镀层从阴极板上剥离下来密封保存留待后续的处理。
步骤5:后处理
将复合镀层在300℃下进行热轧至100μm厚,热轧后将复合镀层放置于管式炉中在氢气的氛围下550℃退火一小时。
实施例3:
本实施例中MXene和铜复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:刻蚀
在塑料容器中分别加入4ml氢氟酸和16ml盐酸,置于搅拌台上搅拌20分钟后缓慢加入2.8gTi3AlC2,将容器置于恒温搅拌台上在50℃下以350rpm的速度搅拌24小时以刻蚀掉Al层,获得多层MXene。
步骤2:插层
将刻蚀反应完成后的液体倒入离心管中以8000rpm的速度离心1小时,倒掉澄清的上清液,在离心管中加入去离子水后充分摇匀并再次离心,重复上述步骤直至上清液的PH值大于等于6后,将离心管中下层沉淀转移至塑料容器中,加入1gLiCl,在35℃下以350rpm的速度搅拌36小时。将充分插层后的MXene悬浮液倒入离心管中,以5000rpm的速度离心30min,将澄清的上清液倒掉并加入去离子水再次离心,重复上述步骤直至上清液变成黑色。在上清液变成黑色后,将黑色上清液倒入容器中留用。重复离心并在每次离心后将黑色上清液倒入容器中留用,直至上清液颜色变淡。
步骤3:表面修饰
将之前留用的黑色上清液进行高速离心浓缩获得黑色沉淀,将黑色沉淀置于玻璃培养皿中,将培养皿放置在冷冻干燥机中进行冷冻干燥。充分干燥后,将干燥得到的单片层MXene固体取1g加入500ml去离子水,再加入1ml,20wt%的PDDA搅拌36小时。反应后将液体以12000rpm的速度离心1小时,倒出上清液,并加入去离子水,重复离心4次以清洗反应剩余的的PDDA。清洗干净后将PDDA改性的MXene进行冷冻干燥留用。
步骤4:电镀
将1g清洗干净后的PDDA改性的MXene放置于500ml的烧杯中,加入适量去离子水,将烧杯置于恒温水浴搅拌锅中搅拌;再称量160gCuSO4·5H2O倒入另外的烧杯中,加入300ml的去离子水后加入30ml的H2SO4,再加入适量的去离子水使溶液中CuSO4的浓度为230g/L,H2SO4的浓度为60g/L,随后将烧杯同样放入恒温水浴搅拌锅进行搅拌准备进行电镀,恒温水域搅拌锅的温度设定为30℃。电镀过程中使用含磷量为0.2%-0.4%的铜板作为阳极。电镀选择不锈钢板作为阴极同时为阴极不锈钢板做边缘绝缘处理。
采用直流稳压电源,将电极放入酸性硫酸铜镀液中,电极板相距距离为3cm,调节电源的电压使铜电镀过程中的电流密度为4A/dm2,电镀时间为30分钟,铜层电镀结束后将阴极电极板从酸性硫酸铜镀液中取出放置于MXene悬浮液中进行MXene的直流电泳沉积,将电源的电压调节至15v,电镀时间15s,反复进行上述的步骤使镀层为2、3、4层铜层后电镀结束,将复合镀层从阴极板上剥离下来密封保存留待后续的处理。
步骤5:后处理
将复合镀层在300℃下进行热轧至100μm厚,热轧后将复合镀层放置于管式炉中在氢气的氛围下550℃退火一小时。
对比例:
本对比例与实施例1-3的区别在于:仅采用步骤(4)的铜层电沉积工艺制备铜箔,其中电流密度为15A/dm2,所对应的电沉积时间为90min,并同样进行步骤5中的后处理。
结果分析:
从图1可以看出,在使用PDDA对MXene进行表面修饰后,002峰峰位出现了一定的左移,意味着MXene的层间距得到了进一步的增大,同时峰高进一步的增高说明其结晶性变得更好。
从图2中可以看到,铜层表面上电镀上去的单片层MXene纳米片呈不规则堆叠,同时在不规则堆叠的MXene中依然能看到正方形的铜晶体,避免了MXene对上下两层铜层的完全隔离,不仅保证了层状复合材料整体力学性能,同时有利于MXene对层状复合材料的热、电性能优化。
从图3中可以看出,随着MXene层电镀时间的增加,层状复合材料的热膨胀系数先降低后升高,但始终低于纯铜的热膨胀系数,同时MXene层电镀时间为15s时,MXene对复合材料的热膨胀系数的优化效果最好。
从图4中可以看出,随着MXene层电镀时间的增加,层状复合材料的电导率始终呈现出增长的趋势,复合镀层中MXene的含量越高,符合镀层的导电性越好,从纯铜5.7×107S/m增长到6.2×107S/m。
图5为复合镀层的结构示意图。层状复合材料不仅充分利用了MXene本身的性能优势,同时叠层结构使得复合材料的热膨胀系数得到了进一步的降低。MXene层中,薄片状的单片层MXene纳米片呈不规则堆叠,同时球形铜原子能够穿过MXene层与另一层的铜层实现更好的界面结合,不仅保证了层状复合材料整体力学性能,同时有利于MXene对层状复合材料的热、电性能优化。

Claims (7)

1.一种二维层状碳氮化合物和铜的层状复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1:刻蚀
将氢氟酸和盐酸以1:4的质量比加入容器中,置于搅拌台上搅拌至均匀混合后缓慢加入Ti3AlC2,将容器置于恒温搅拌台上在10~55℃下以350-600rpm的速度搅拌12~24小时以刻蚀掉Al层,获得多层MXene;
步骤2:插层
将步骤1刻蚀反应完成后的液体倒入离心管中,离心后倒掉澄清的上清液,在离心管中加入去离子水后充分摇匀并再次离心,重复上述步骤直至上清液的pH值≥6后,将离心管中下层沉淀转移至塑料容器中,加入LiCl,在30-40℃下搅拌12~24小时实现对多层MXene的充分插层以获得单片层的MXene;将充分插层后的MXene悬浮液倒入离心管中,离心后将澄清的上清液倒掉并加入去离子水再次离心用以清洗反应剩余的LiCl,重复上述步骤直至上清液变成黑色,上清液中的黑色悬浮颗粒为纳米级单片层MXene;在上清液变成黑色后,将黑色上清液倒入容器中留用;重复离心并在每次离心后将黑色上清液倒入容器中留用,直至上清液颜色变淡;
步骤3:表面修饰
将步骤2收集的黑色上清液离心浓缩获得黑色沉淀,将黑色沉淀置于玻璃培养皿中,将培养皿放置在冷冻干燥机中进行冷冻干燥;将干燥得到的单片层MXene固体取0.2g加入去离子水,再加入PDDA搅拌12-36小时;反应后将液体离心,倒出上清液,并加入去离子水,重复离心3~6次以清洗反应剩余的PDDA,随后将PDDA改性的MXene进行冷冻干燥留用;
步骤4:电镀
首先在阴极上进行铜层的电镀,采用直流稳压电源,将电极放入酸性硫酸铜镀液中,调节电源的电压使铜层电镀过程中的电流密度为4-15A/dm2;铜层电镀结束后将阴极板从酸性硫酸铜镀液中取出放置于MXene悬浮液中进行MXene的直流电泳沉积,将电源的电压调节至10-30v,单片层的MXene纳米片电泳沉积在铜层上形成蓬松的网络状结构;MXene层电镀结束后继续进行铜层的电镀,之后反复进行上述步骤直至电镀结束,将复合镀层从阴极板上剥离下来密封保存留待后续的处理;
步骤5:后处理
将步骤4获得的复合镀层热轧后置于管式炉中,在氢气的氛围下进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤4中,铜层电镀过程中使用含磷量为0.2%-0.4%的铜板作为阳极,不锈钢板作为阴极,电极板相距距离为3-6cm。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
每层铜层电镀的时间为20-40min。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤4中,MXene层的电镀过程中采用惰性电极作为阳极。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:
每层MXene层的电镀时间为7.5s-30s。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5中,所述热轧的温度控制为350-550℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:
步骤5中,所述退火的温度控制为350-550℃。
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