大面积单晶铜箔的制备方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种大面积单晶铜箔的制备方法及设备，将多晶铜箔放置于炭纸或炭布上，在还原性气氛中，于至少三个温区的环境下，通过热处理的方式制备大面积(111)单晶铜箔。本发明专利技术首次选用铜箔界面能较低的炭纸或炭布基底，减小铜箔与基底的界面能，从而使表面能成为晶界迁移的主要影响因素，实现了控制单晶铜箔生长过程中表面能占主导，在还原性气氛中通过热处理可控制备大面积的(111)单晶铜箔。过热处理可控制备大面积的(111)单晶铜箔。过热处理可控制备大面积的(111)单晶铜箔。

【技术实现步骤摘要】
大面积单晶铜箔的制备方法及设备


[0001]本专利技术涉及金属材料与电化学
，特别是涉及一种大面积单晶铜箔的制备方法及设备。

技术介绍

[0002]铜是人类最早使用的金属之一，自然界中的铜多以化合物形式存在，经冶炼后得到铜单质，再经过压延等加工方式得到压延铜箔。目前的商业化铜箔基本为多晶铜箔，结构中存在的晶界降低了铜箔本征的导电性、导热性和机械性能。单晶铜箔即只由一个晶粒组成的自支撑二维铜晶体薄膜，其本征的导电性、导热性、机械性能得到全面提升，在晶体外延、选择性催化、低损耗电力传输、金属电池集流体等多个领域具有潜在的应用前景。
[0003]制备单晶铜箔的传统方法为提拉法。即将铜在耐高温容器中熔融后，使用籽晶接触熔融铜的表面，在受控的条件下，使籽晶和熔融铜在交界面上不断进行原子重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶铜锭，再经机械切割得到单晶铜箔。此种方法存在诸多缺点，如能耗与成本高、制备得到的铜箔易受到容器内杂质的污染、难以大面积制备超薄单晶铜箔等。
[0004]近年来兴起了一种新的制备单晶铜箔的方法，即通过热处理促进晶界产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大面积单晶铜箔的制备方法，其特征在于，将多晶铜箔放置于炭纸或炭布上，在还原性气氛中，于至少三个温区的环境下，通过热处理的方式制备大面积(111)单晶铜箔。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多晶铜箔的厚度为12
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50微米。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每两个相邻温区中铜箔所在位置存在2
‑
100摄氏度的温度差。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所包括以下步骤：步骤1，对多晶铜箔进行预处理以除去氧化层；步骤2，将预处理后的多晶铜箔置于炭纸或炭布上，以石英板为支撑置于三温区管式炉中；步骤3，将三温区管式炉内部抽至真空，通入还原性气体至预定压力；步骤4，在持续通入还原性气体的条件下，将铜箔加热，保持铜箔所处三温区存在2
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100摄氏度的温度差，加热至铜箔位置的最高温度为1000～1070摄氏度，保温6
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10小时，自然冷却至室温，得到(111)单晶铜箔。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的预处理方法为：将多晶铜箔浸泡在稀硫酸中，再用去离子水和无水乙醇清洗，冷风吹干，作为优选的，所述稀硫酸的浓度为0.5～1mol/L；所述步骤3和步骤4中，所述还原性气体为氢氩混合气，氢气占比为10％
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50％，气流量为100
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600sccm；所述步骤3中的预定压力为1个大气...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，张钰峰，郝志猛，严振华，赵庆，李海霞，程方益，廖平元，王俊锋，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：