RU2485214C2 - Композитное покрытие из металла и cnt и/или фуллеренов на ленточных материалах - Google Patents

Композитное покрытие из металла и cnt и/или фуллеренов на ленточных материалах Download PDF

Info

Publication number
RU2485214C2
RU2485214C2 RU2011108261/02A RU2011108261A RU2485214C2 RU 2485214 C2 RU2485214 C2 RU 2485214C2 RU 2011108261/02 A RU2011108261/02 A RU 2011108261/02A RU 2011108261 A RU2011108261 A RU 2011108261A RU 2485214 C2 RU2485214 C2 RU 2485214C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon nanotubes
metal
fullerenes
metal tape
graphenes
Prior art date
Application number
RU2011108261/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011108261A (ru
Inventor
Хельге ШМИДТ
Изабелль БУРЕШ
Удо АДЛЕР
Дирк РОДЕ
Соня ПРИГГЕМЕЙЕР
Original Assignee
Кме Джермани Аг Унд Ко. Кг
Тайко Электроникс Амп Гмбх
Виланд-Верке Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кме Джермани Аг Унд Ко. Кг, Тайко Электроникс Амп Гмбх, Виланд-Верке Акциенгезелльшафт filed Critical Кме Джермани Аг Унд Ко. Кг
Publication of RU2011108261A publication Critical patent/RU2011108261A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2485214C2 publication Critical patent/RU2485214C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/028—Including graded layers in composition or in physical properties, e.g. density, porosity, grain size
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/1234—Honeycomb, or with grain orientation or elongated elements in defined angular relationship in respective components [e.g., parallel, inter- secting, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к композитному покрытию из металла и углеродных нанотрубок (CNT) и/или фуллерена на металлических лентах или заранее отштампованных металлических лентах, а также к способу получения металлической ленты. Металлическая лента содержит покрытие из углеродных нанотрубок и/или фуллеренов, пропитанных металлом, выбранным из группы, состоящей из Sn, Ni, Ag, Au, Pd, Cu, W или их сплавов. Способ получения металлической ленты с покрытием из углеродных нанотрубок и/или фуллеренов и металла включает стадии: а) нанесение диффузионного барьерного слоя из переходного металла Мо, Со, Fe/Ni, Cr, Ti, W или Се на металлическую ленту, b) нанесение зародышеобразующего слоя из металлической соли, содержащей металл, выбранный из группы Fe, 9-й или 10-й подгруппы периодической системы элементов, на диффузионный барьерный слой, с) введение после стадий а) и b) обработанной металлической ленты в углеводородную атмосферу, содержащую органические газообразные соединения, d) формирование углеродных нанотрубок и/или фуллеренов на металлической ленте при температуре от 200°С до 1500°С, е) пропитывание углеродных нанотрубок и/или фуллеренов металлом, выбранным из группы, состоящей из Sn, Ni, Ag, Au, Pd, Cu, W или их сплавов. Получается металлическая лента с покрытием, которое имеет улучшенный коэффициент трения, повышенное переходное сопротивление контакта, повышенную стойкость к фрикционной коррозии, улучшенную стойкость к истиранию, повышенную способность к деформации. 3 н. и 23 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к композитному покрытию из металла и углеродных нанотрубок (CNT) и/или фуллерена на металлических лентах, которое имеет улучшенный коэффициент трения, хорошее переходное сопротивление контакта, хорошую стойкость к фрикционной коррозии, хорошую стойкость к истиранию и хорошую способность к деформации. Кроме того, изобретение относится к способу получения металлической ленты, покрытой согласно изобретению.
Углеродные нанотрубки (CNT) были открыты Sumio Iijama в 1991 году (см. S. Iijama, Nature, 1991, 354, 56). Iijama при определенных реакционных условиях нашел в саже генератора фуллеренов подобные трубкам образования диаметром всего несколько десятков нанометров, но длиной до нескольких микрон. Найденные им соединения состояли из нескольких концентрических графитовых трубок, которые получили название многостенные углеродные нанотрубки (multi-wall carbon nanotubes, MWCNT). Вскоре после этого Iijama и Ichihashi были найдены одностенные CNT диаметром всего примерно 1 нм, которые соответственно были названы single-wall carbon nanotubes (SWCNT) (см.. S. Iijama, T. Ichihashi, Nature, 1993, 363, 6430).
К отличительным свойствам CNT относятся, например, их механическая прочность при растяжении и жесткость, примерно 40 ГПа, соответственно 1 ТПа (в 20, соответственно в 5 раз выше, чем у стали).
Среди CNT имеются как проводящие, так и полупроводниковые материалы. Углеродные нанотрубки относятся к семейству фуллеренов и имеют диаметр от 1 нм до нескольких сотен нм. Углеродные нанотрубки являются микроскопически малыми трубчатыми образованиями (молекулярные нанотрубки) из углерода. Их стенки, как и стенки фуллеренов или как плоскости графита, состоят только из углерода, причем атомы углерода имеют сотовую структуру с шестью вершинами и соответственно с тремя партнерами по связи (что задается sp2-гибридизацией). Диаметр трубок лежит чаще всего в диапазоне от 1 до 50 нм, но при этом были получены также трубки с диаметром всего 0,4 нм. Уже были достигнуты длины в несколько миллиметров для отдельных трубок и до 20 см для пучка трубок.
Синтез углеродных нанотрубок осуществляется обычно путем осаждения углерода из газовой фазы или плазмы. Для электронной промышленности интересны прежде всего допустимая нагрузка по току и теплопроводность. Допустимая нагрузка по току приблизительно в 1000 раз выше, чем у медных проводов, теплопроводность при комнатной температуре, порядка 6000 Вт/м·К, почти вдвое выше, чем у алмаза - наилучшего из природных материалов проводника тепла.
Как уже излагалось выше, углеродные нанотрубки относятся к группе фуллеренов. Фуллеренами называют сферические молекулы из атомов углерода с высокой симметрией, которые представляют собой третью модификацию элемента углерода (помимо алмаза и графита). Получение фуллеренов проводится обычно путем испарения графита при пониженном давлении и в атмосфере защитного газа (например, аргона) с помощью резистивного нагрева или электрической дуги. В качестве побочного продукта часто образуются уже обсуждавшиеся выше углеродные нанотрубки. Фуллерены имеют свойства от полупроводниковых до сверхпроводящих.
В уровне техники известно, что нанотрубки можно смешивать с обычным синтетическим материалом. Благодаря этому резко улучшаются механические свойства синтетических материалов. Кроме того, можно получать электропроводящие синтетические материалы, например, нанотрубки уже применялись для придания проводящих свойств антистатическим пленкам.
Проблемой современных конструкций электромеханических деталей, таких как, например, штекерные разъемы, переключатели, панели реле, вставные рамки с внешними выводами и т.п., с покрытием из олова, или серебра, или никеля часто является плохой коэффициент трения, и/или переходное сопротивление контакта, низкая стойкость к истиранию и/или плохая деформируемость. Применение углеродных нанотрубок и/или фуллеренов для улучшения этих свойств в уровне техники пока неизвестно.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является дать электромеханическую деталь, которая лишена вышеназванных недостатков, то есть имеет улучшенный коэффициент трения, и/или хорошее переходное сопротивление контакта, и/или хорошую стойкость к истиранию, и/или хорошую способность к деформации.
Эта задача решена металлической лентой, содержащей покрытие из углеродных нанотрубок и/или фуллеренов и металла.
В качестве металлической ленты в духе настоящего изобретения предпочтительно понимается металлическая лента или электромеханическая деталь, которая предпочтительно состоит из меди и/или медных сплавов, алюминия и/или алюминиевых сплавов или железа и/или сплавов железа.
Предпочтительно, металлическая лента содержит диффузионный барьерный слой, который выгодно наносить на обе стороны металлической ленты. Металлическая лента не должна быть диэлектриком. Поэтому предпочтительно, когда диффузионный барьерный слой является переходным металлом или содержит его. Предпочтительными переходными металлами являются, например, Mo, B, Co, Fe/Ni, Cr, Ti, W или Ce.
Углеродные нанотрубки расположены на металлической ленте в форме столбиков, что можно достичь описываемым далее способом согласно изобретению. Углеродные нанотрубки могут быть одностенными или многостенными углеродными нанотрубками, что также может регулироваться способом по изобретению. Фуллерены расположены на металлической ленте предпочтительно в виде сфер.
Покрытие может предпочтительно содержать также графены.
Графенами называют одноатомные слои атомов углерода в sp2-гибридном состоянии. Графены отличаются очень хорошей электрической и термической проводимостью вдоль своей плоскости. Получение графена осуществляется путем отщепления графита в его нижней плоскости. При этом сначала встраивается кислород. Кислород частично реагирует с углеродом и ведет к сходу слоя с одной стороны. Затем графены суспендируют и, в зависимости от цели применения, вводят, например, в полимеры или, как в настоящем изобретении, используют как компонент покрытий для металлических полос.
Следующей возможностью получения одиночного слоя графена является нагрев поверхности гексагонального карбида кремния до температур выше 1400°C. Из-за высокого давления паров кремния атомы кремния испаряются быстрее, чем атомы углерода. Тогда на поверхности образуется тонкий слой монокристаллического графита, который состоит из нескольких монослоев графена.
В одной предпочтительной форме осуществления графены, и/или углеродные нанотрубки, и/или фуллерены образуют композит. Это означает, что графены с углеродными нанотрубками, графены с фуллеренами, фуллерены с углеродными нанотрубками или все три компонента вместе могут образовать композиционный материал. Особенно предпочтительно, когда графены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках и/или фуллеренах, причем они, например, могут представлять собой завершение трубки в осевом направлении, или когда графены и фуллерены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках. Ортогональное расположение графенов на фуллеренах означает квазитангенциальное расположение графенов на фуллеренах. Ортогональное расположение фуллеренов на углеродных нанотрубках можно представить себе как скипетр, причем фуллерен находится на одном конце углеродной нанотрубки.
Металлическая лента предпочтительно имеет толщину от 0,06 до 3 мм, особенно предпочтительно от 0,08 до 2,7 мм.
Объектом изобретения является также способ получения металлической ленты, покрытой углеродными нанотрубками и/или фуллеренами и металлом, включающий этапы:
a) покрытие металлической ленты диффузионным барьерным слоем,
b) нанесение зародышеобразующего слоя на диффузионный барьерный слой,
c) введение после этапов a) и b) обработанной металлической ленты в атмосферу, содержащую органические газообразные соединения,
d) формирование углеродных нанотрубок и/или фуллеренов на металлической ленте при температуре от 200°C до 1500°C,
e) пропитывание углеродных нанотрубкок и/или фуллеренов металлом.
В способе согласно изобретению предпочтительно, чтобы металлическая лента была покрыта диффузионным барьерным слоем с двух сторон. На диффузионный барьерный слой предпочтительно наносят зародышеобразующий слой, который помогает росту углеродных нанотрубок в виде столбиков или осаждению фуллеренов. Зародышеобразующий слой, который применяется в способе, предпочтительно содержит металлическую соль, выбранную из металлов группы Fe, металлов 8-й, 9-й и 10-й подгруппы периодической системы элементов.
Обработанную так металлическую ленту вводят затем в атмосферу, которая предпочтительно является углеводородной атмосферой. Особенно предпочтительно, углеводородная атмосфера представляет собой атмосферу метана, причем, кроме того, в атмосферу, соответственно, углеводородную атмосферу добавляют газ-носитель. В качестве газа-носителя может служить, например, аргон.
Формирование углеродных нанотрубок и/или фуллеренов на металлической ленте проводится обычно при температуре от 200°C до 1500°C. При температуре от 200°C до 900°C образуются преимущественно многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT). При температуре от выше 900°C до примерно 1500°C предпочтительно образуются одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT). Качество углеродных нанотрубок можно улучшить, если рост происходит во влажной среде. Образование углеродных нанотрубок на металлической ленте осуществляется в форме столбиков, чему помогает зародышеобразующий слой. Фуллерены осаждаются на металлическую ленту предпочтительно в форме сфер.
Затем следует еще пропитывание углеродных нанотрубок и/или фуллеренов металлом. В качестве металла служат уже названные выше металлы Sn, Ni, Ag, Au, Pd, Cu или W, а также их сплавы.
Пропитывание углеродных нанотрубок и/или фуллеренов металлом предпочтительно проводится вакуумным способом, например CVD (chemical vapour deposition - химическое осаждение из паровой фазы) или PVD (physical vapour deposition - физическое осаждение из паровой фазы), электролитически, восстановлением без наложения тока или путем вплавления/просачивания.
Предпочтительно, в покрытие вводятся также графены. Графены, и/или углеродные нанотрубки, и/или фуллерены предпочтительно образуют композит. Это означает, что графены с углеродными нанотрубками, графены с фуллеренами, фуллерены с углеродными нанотрубками или все три компонента вместе могут образовать композиционный материал. Особенно предпочтительно, когда графены расположены на углеродных нанотрубках и/или фуллеренах ортогонально, при этом они, например, могут представлять собой завершение трубки в осевом направлении, или когда графены и фуллерены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках. Ортогональное расположение графенов на фуллеренах означает квазитангенциальное расположение графенов на фуллеренах. Ортогональное расположение фуллеренов на углеродных нанотрубках можно представить себе как скипетр, причем фуллерен находится на конце углеродной нанотрубки.
Полученная таким образом металлическая лента, покрытая металлом и углеродными нанотрубками и/или фуллеренами (и графенами), отличается улучшенным коэффициентом трения, хорошим переходным сопротивлением контакта, хорошей стойкостью к истиранию и хорошей способностью к деформации и тем самым отлично подходит в качестве электромеханической детали, например, для электрических разъемов, переключателей, панелей реле или подобного. В частности, в комбинации с графенами в форме вышеописанного композита можно получить электрическую и термическую проводимость в горизонтальном и вертикальном направлении, что особенно выгодно.

Claims (26)

1. Металлическая лента, содержащая покрытие из углеродных нанотрубок и/или фуллеренов, пропитанных металлом, выбранным из группы, состоящей из Sn, Ni, Ag, Au, Pd, Cu, W или их сплавов.
2. Металлическая лента по п.1, дополнительно содержащая диффузионный барьерный слой на обеих сторонах металлической ленты.
3. Металлическая лента по п.2, отличающаяся тем, что диффузионный барьерный слой не является диэлектриком.
4. Металлическая лента по п.2 или 3, отличающаяся тем, что диффузионный барьерный слой содержит переходный металл.
5. Металлическая лента по п.1, отличающаяся тем, что углеродные нанотрубки расположены на металлической ленте в форме столбиков.
6. Металлическая лента по п.1, отличающаяся тем, что углеродные нанотрубки являются одностенными или многостенными углеродными нанотрубками.
7. Металлическая лента по п.1, отличающаяся тем, что металлическая лента имеет толщину от 0,06 до 3 мм.
8. Металлическая лента по п.1, отличающаяся тем, что покрытие содержит графены.
9. Металлическая лента по п.8, отличающаяся тем, что графены, и/или углеродные нанотрубки, и/или фуллерены образуют композит.
10. Металлическая лента по п.8, отличающаяся тем, что графены и/или фуллерены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках, или тем, что графены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках и/или фуллеренах.
11. Металлическая лента по п.1, отличающаяся тем, что металлическая лента является предварительно штампованной.
12. Способ получения металлической ленты с покрытием из углеродных нанотрубок и/или фуллеренов и металла, включающий стадии: а) нанесение диффузионного барьерного слоя из переходного металла Мо, Со, Fe/Ni, Cr, Ti, W или Се на металлическую ленту, b) нанесение зародышеобразующего слоя из металлической соли, содержащей металл, выбранный из группы Fe, 9-й или 10-й подгруппы Периодической системы элементов, на диффузионный барьерный слой, с) введение после стадий а) и b) обработанной металлической ленты в углеводородную атмосферу, содержащую органические газообразные соединения, d) формирование углеродных нанотрубок и/или фуллеренов на металлической ленте при температуре от 200 до 1500°С, е) пропитывание углеродных нанотрубок и/или фуллеренов металлом, выбранным из группы, состоящей из Sn, Ni, Ag, Au, Pd, Cu, W или их сплавов.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что металлическая лента с обеих сторон покрыта диффузионным барьерным слоем.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что зародышеобразующий слой наносят частично (частичное покрытие).
15. Способ по п.12, отличающийся тем, что атмосфера, содержащая органические газообразные соединения, содержит газ-носитель помимо углеводородной атмосферы.
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что металлическую ленту вносят в содержащую органическое газообразное соединение атмосферу с влажностью 50-90%.
17. Способ по п.12, отличающийся тем, что температура для образования углеродных нанотрубок и/или фуллеренов составляет от 200 до 900°С.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что образуют многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT).
19. Способ по п.12, отличающийся тем, что температура для образования углеродных нанотрубок и/или фуллеренов составляет от более 900 до 1500°С.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что образуют одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT).
21. Способ по п.12, отличающийся тем, что образование углеродных нанотрубок на металлической ленте осуществляется в форме столбиков.
22. Способ по п.12, отличающийся тем, что пропитывание углеродных нанотрубок и/или фуллеренов металлом осуществляют вакуумным способом, электролитически, восстановлением без наложения тока или путем вплавления/просачивания.
23. Способ по п.12, отличающийся тем, что в покрытие вводят графены.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что графены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках и/или фуллеренах, или тем, что графены и/или фуллерены расположены ортогонально на углеродных нанотрубках.
25. Способ по п.23, отличающийся тем, что графены, и/или углеродные нанотрубки, и/или фуллерены образуют композит.
26. Применение металлической ленты по любому из пп.1-11 в качестве электромеханической детали, в частности выводной рамки.
RU2011108261/02A 2008-10-24 2009-09-03 Композитное покрытие из металла и cnt и/или фуллеренов на ленточных материалах RU2485214C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008053030.1 2008-10-24
DE102008053030A DE102008053030A1 (de) 2008-10-24 2008-10-24 Metall/CNT-und/oder Fulleren-Komposit-Beschichtung auf Bandwerkstoffen
PCT/DE2009/001236 WO2010045904A2 (de) 2008-10-24 2009-09-03 Metall/cnt- und/oder fulleren-komposit-beschichtung auf bandwerkstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011108261A RU2011108261A (ru) 2012-11-27
RU2485214C2 true RU2485214C2 (ru) 2013-06-20

Family

ID=42046380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011108261/02A RU2485214C2 (ru) 2008-10-24 2009-09-03 Композитное покрытие из металла и cnt и/или фуллеренов на ленточных материалах

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20110203831A1 (ru)
EP (1) EP2342366B1 (ru)
JP (1) JP5551173B2 (ru)
KR (1) KR101318536B1 (ru)
CN (1) CN102099506B (ru)
BR (1) BRPI0919567A2 (ru)
CA (1) CA2731922A1 (ru)
DE (1) DE102008053030A1 (ru)
MX (1) MX344640B (ru)
RU (1) RU2485214C2 (ru)
WO (1) WO2010045904A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724227C1 (ru) * 2019-11-19 2020-06-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Способ изготовления термоакустического излучателя на основе графена

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8853540B2 (en) * 2011-04-19 2014-10-07 Commscope, Inc. Of North Carolina Carbon nanotube enhanced conductors for communications cables and related communications cables and methods
US9487880B2 (en) 2011-11-25 2016-11-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Flexible substrate processing apparatus
KR101878740B1 (ko) * 2012-04-05 2018-07-17 삼성전자주식회사 금속 부식 방지 시스템
US9155198B2 (en) * 2012-05-17 2015-10-06 Eagantu Ltd. Electronic module allowing fine tuning after assembly
CN102719693B (zh) * 2012-06-11 2014-04-16 上海交通大学 石墨烯与碳纳米管混杂增强金属基复合材料及其制备方法
US9106985B2 (en) 2013-01-20 2015-08-11 International Business Machines Corporation Networking device port multiplexing
CN103286318B (zh) * 2013-04-03 2014-11-12 华中科技大学 一种纳米贵金属-碳纳米管-石墨烯复合材料的制备方法及其产品
CN103225076B (zh) * 2013-05-10 2014-12-24 南京信息工程大学 一种耐磨石墨烯表面改性方法
KR102216543B1 (ko) 2014-06-16 2021-02-17 삼성전자주식회사 그래핀-금속 접합 구조체 및 그 제조방법, 그래핀-금속 접합 구조체를 구비하는 반도체 소자
CN104357788B (zh) * 2014-10-30 2017-01-25 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种Ni‑Gr‑B纳米涂层及其制备方法
CN104726924A (zh) * 2015-03-25 2015-06-24 西南石油大学 一种镍钨多壁碳纳米管复合镀液、镀膜及其制备方法
CN105506717A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 西南石油大学 一种高含MWCNTs-镍-钨的复合镀层及其制备方法
EP3485062A4 (en) * 2016-10-07 2020-03-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. COATING FOR A STEAM CHAMBER
CN106591822B (zh) * 2016-11-28 2018-10-19 广东工业大学 一种石墨烯强化铜基复合涂层的制备方法和应用
CN107058784B (zh) * 2017-01-12 2018-09-11 哈尔滨工业大学 用于涂锡焊带的CNTs-Sn复合材料焊料的制备方法
CN107119262A (zh) * 2017-05-27 2017-09-01 华南理工大学 一种镍金属基体表面催化生长碳纳米管薄膜的方法
CN108922652A (zh) * 2018-05-23 2018-11-30 江苏时瑞电子科技有限公司 一种氧化锌压敏电阻用耐腐蚀电极浆料及其制备方法
KR102366576B1 (ko) * 2020-05-29 2022-02-23 한국화학연구원 나노복합체 및 이를 함유하는 경화성 조성물
JP2023550102A (ja) * 2020-11-19 2023-11-30 矢崎総業株式会社 バスバー用アルミニウム－炭素金属マトリックス複合体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU450618A1 (ru) * 1972-06-15 1974-11-25 Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно-прессового машиностроения Устройство дл размотки ленточного материала и намотки выштампованной ленты
RU2002116979A (ru) * 2002-06-25 2004-01-27 Александр Илларионович Плугин Способ получения фуллеренсодержащих материалов
US20070116957A1 (en) * 2005-05-11 2007-05-24 Molecular Nanosystems, Inc. Carbon nanotube thermal pads
RU2324597C2 (ru) * 2002-09-12 2008-05-20 Снекма Пропюльсьон Солид Способ изготовления детали из термостойкого композитного материала, способ изготовления волокнистой конструкции, волокнистая конструкция, изготовленная данным способом, и композитный материал, содержащий данную конструкцию
US20080241545A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Tsinghua University Thermal interface material and method for fabricating the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9418937D0 (en) * 1994-09-20 1994-11-09 Isis Innovation Opening and filling carbon nanotubes
JP2000281995A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Polymatech Co Ltd 熱伝導性接着フィルムおよび半導体装置
KR20040030553A (ko) * 2001-03-26 2004-04-09 에이코스 인코포레이티드 탄소 나노튜브를 함유하는 코팅막
JP3991156B2 (ja) * 2003-08-20 2007-10-17 日立造船株式会社 カーボンナノチューブの製造装置
FR2860780B1 (fr) * 2003-10-13 2006-05-19 Centre Nat Rech Scient Procede de synthese de structures filamentaires nanometriques et composants pour l'electronique comprenant de telles structures
US7449133B2 (en) * 2006-06-13 2008-11-11 Unidym, Inc. Graphene film as transparent and electrically conducting material
JP2010512298A (ja) * 2006-12-14 2010-04-22 ユニバーシティー オブ ウロンゴング ナノチューブとカーボン層とのナノ構造複合体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU450618A1 (ru) * 1972-06-15 1974-11-25 Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно-прессового машиностроения Устройство дл размотки ленточного материала и намотки выштампованной ленты
RU2002116979A (ru) * 2002-06-25 2004-01-27 Александр Илларионович Плугин Способ получения фуллеренсодержащих материалов
RU2324597C2 (ru) * 2002-09-12 2008-05-20 Снекма Пропюльсьон Солид Способ изготовления детали из термостойкого композитного материала, способ изготовления волокнистой конструкции, волокнистая конструкция, изготовленная данным способом, и композитный материал, содержащий данную конструкцию
US20070116957A1 (en) * 2005-05-11 2007-05-24 Molecular Nanosystems, Inc. Carbon nanotube thermal pads
US20080241545A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Tsinghua University Thermal interface material and method for fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724227C1 (ru) * 2019-11-19 2020-06-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Способ изготовления термоакустического излучателя на основе графена

Also Published As

Publication number Publication date
MX2011003316A (es) 2011-04-27
WO2010045904A3 (de) 2010-07-01
CN102099506B (zh) 2014-02-19
RU2011108261A (ru) 2012-11-27
EP2342366A2 (de) 2011-07-13
EP2342366B1 (de) 2018-02-28
MX344640B (es) 2017-01-04
KR101318536B1 (ko) 2013-10-16
CA2731922A1 (en) 2010-04-29
DE102008053030A1 (de) 2010-04-29
JP2012506356A (ja) 2012-03-15
KR20110069820A (ko) 2011-06-23
BRPI0919567A2 (pt) 2015-12-08
JP5551173B2 (ja) 2014-07-16
WO2010045904A2 (de) 2010-04-29
CN102099506A (zh) 2011-06-15
US20110203831A1 (en) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2485214C2 (ru) Композитное покрытие из металла и cnt и/или фуллеренов на ленточных материалах
RU2483021C2 (ru) Способ получения покрытия, содержащего углеродные нанотрубки, фуллерены и/или графены
Li et al. Structure‐dependent electrical properties of carbon nanotube fibers
JP6667536B2 (ja) カーボンナノチューブ集合体、カーボンナノチューブ複合材料及びカーボンナノチューブ線材
CN101010260B (zh) 单层碳纳米管以及取向单层碳纳米管块结构体以及它们的制造方法、装置以及用途
JP4589439B2 (ja) カーボンナノチューブ複合物の製造方法
Liu et al. Nitrogen‐doped single‐walled carbon nanotubes grown on substrates: evidence for framework doping and their enhanced properties
JP2009184909A (ja) 線状カーボンナノチューブ構造体の製造方法
JP2009184910A (ja) 線状カーボンナノチューブ構造体
JP2017171545A (ja) カーボンナノチューブ線材の製造方法
US10934170B2 (en) Carbon nanotube composite and carbon nanotube wire
US9305777B2 (en) Catalyst free synthesis of vertically aligned CNTs on SiNW arrays
Xu et al. Electron field emission from screen-printed graphene/DWCNT composite films
Gao et al. Coaxial Metal Nano‐/Microcables with Isolating Sheath: Synthetic Methodology and Their Application as Interconnects
Hussain et al. Growth and plasma functionalization of carbon nanotubes
McIntyre et al. Enhanced copper–carbon nanotube hybrid conductors with titanium adhesion layer
JP2009023881A (ja) カーボンナノチューブおよびカーボンナノチューブ構造体
JP2008525183A (ja) ナノチューブ成長用の安定な触媒の製造
Hatami et al. Physisorption & Chemisorption of Oxygen Molecules on Single-and Multi-walled Carbon Nanotubes
Moshkalev et al. Integration of Carbon Nanotubes in Microelectronics
Lee et al. MEMS-based fabrication of multi-walled carbon nanotube pH sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190904