石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110699666A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201910992067.0(22)申请日2019.10.18(71)申请人北京石墨烯技术研究院有限公司地址100094北京市海淀区永丰基地丰秀中路1号2幢1层01(72)发明人孙庆泽张海平曹振陈冉李佳惠李炯利王旭东(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606代理人宁菁(51)Int.Cl.C23C16/26(2006.01)C23C16/54(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法(57)摘要本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法。所述方法包括：a)将表面处理过的至少两层铜箔叠放于支撑架上，相邻两层铜箔互相基本平行，且不互相接触；b)使用含碳气体在所述铜箔表面沉积石墨烯薄膜；c)高温处理以使沉积有沉积石墨烯薄的铜箔在高温和重力作用下发生形变与下层铜箔接触成型。本发明通过在高温和重力作用下使表面沉积石墨烯薄膜的铜箔能够在更为柔和的条件下缓慢接触，在此过程中铜箔产生的形变较小，且不易产生褶皱和弯折，复合所得材料中层状分布均匀，使该材料的性能得到最大化提升，易于实现产业化。CN110699666ACN110699666A权利要求书1/1页1.一种石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括：a)将表面处理过的至少两层铜箔叠放于支撑架上，相邻两层铜箔互相基本平行，且不互相接触；b)使用含碳气体在所述铜箔表面沉积石墨烯薄膜；c)高温处理以使沉积有沉积石墨烯薄的铜箔在高温和重力作用下发生形变与下层铜箔接触成型。2.根据权利要求1所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，相邻两层铜箔间距≥3mm。3.根据权利要求2所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，相邻两层铜箔间距≥5mm。4.根据权利要求1所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述高温处理的条件为1000℃～1013℃处理10min～30min。5.根据权利要求1所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述表面处理包括：将所述铜箔在100℃～1200℃的温度及足量氢气的存在下再结晶，并除去铜箔表面的杂质元素。6.根据权利要求1所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤b)中，所述表面沉积的温度为700℃～1013℃。7.根据权利要求6所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤b)中，所述表面沉积的反应气氛包括流量为100sccm～200sccm的保护气体、20sccm～100sccm的氢气以及1sccm～30sccm的含碳气体，气体通入1min～5min。8.根据权利要求1～7任一项所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述支撑架为石英片支架。9.根据权利要求1～7任一项所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤b)和c)中的反应发生在管式炉中。10.根据权利要求1～7任一项所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在步骤c)之后，所述方法还包括：将接触成型的材料进一步压制，提高材料的致密度。11.根据权利要求10所述的石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述压制采用的设备为轧辊。2CN110699666A说明书1/4页石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯铜层状复合薄膜材料的制备方法。背景技术[0002]石墨烯具有优异力学性能和超高导电性的单原子层二维材料，是金属基复合材料的理想增强相；铜金属具有较高的导电性和比强度，铜箔作为电容器的集流体材料而得到广泛应用。压延铜箔广泛应用于挠性印制电路板、锂离子电池、电磁屏蔽带、软连接、TAB带载体以及变压器等诸多领域。随着电子、电气元件逐步向细线化及薄型化方向发展,压延铜箔的应用领域越发宽广,对其质量和性能也提出了更高要求。但随着超级电容器的发展，铜箔的强度成为制约发展的主要因素，且其导电性也逐渐无法满足电容器对载流子迁移速率的要求，将石墨烯薄膜作为增强相制备出的铜石墨烯层状复合材料恰恰能够补足铜箔的短板。[0003]现有技术中，制备石墨烯铜层状复合薄膜材料的方法通常为通过在铜箔表面沉积石墨烯薄膜后，将附有石墨烯的铜箔进行卷曲折叠后进行二次烧结成型，然而在卷绕过程中会对石墨烯薄膜产生一定的损伤，导致石墨烯的褶皱，破损等，并降低石墨烯的电学性能和力学性能，进而影响铜石墨烯层状复合材料的相关性能；二次烧结成型过程中，铜箔会在压力作用下产生形变，致使烧结材料