發(fā)布時(shí)間：2017-10-13 18:11

  本文關(guān)鍵詞：柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙及石墨化碳包裹銅納米電纜的研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯 石墨烯紙 石墨化碳包裹銅納米電纜 電導(dǎo)率 熱導(dǎo)率

【摘要】：微電子器件的導(dǎo)電和散熱問(wèn)題,是其不斷縮小尺寸、增加功率密度的主要挑戰(zhàn)。作為一種二維材料,石墨烯具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越石墨的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)性質(zhì),在導(dǎo)電導(dǎo)熱方面有很好的應(yīng)用前景。本文采用氧化還原法大量制備了少層,甚至單層的氧化石墨烯和石墨烯;通過(guò)真空抽濾的方法,使氧化石墨烯懸濁液定向流動(dòng)重組,制備自支撐的柔性氧化石墨烯紙,再高溫?zé)徇�原成石墨烯紙。這種石墨烯紙具有非常高的電導(dǎo)率和低的熱導(dǎo)率。石墨烯紙的面內(nèi)薄膜電阻低達(dá)1.008?/□,電阻率低達(dá)3.699 m?·cm,電導(dǎo)率高達(dá)27034 S/m,比其他研究者采用熱還原法制備的石墨烯紙高38%,石墨烯-碳纖維紙高3.87倍;另外,隨著厚度的增加,石墨烯紙的方阻減小,電阻率增大,電導(dǎo)率減小。這種石墨烯紙?jiān)趯?dǎo)電導(dǎo)熱薄膜上有很廣泛的應(yīng)用前景。銅納米線,在納米電子器件的互連和柔性透明導(dǎo)電膜等中有著獨(dú)特的應(yīng)用,在過(guò)去的十年中被廣泛研究。但其納米尺度下的電子非彈性散射和氧化問(wèn)題變得非常嚴(yán)重,增加了銅納米線的電阻率,制約了其應(yīng)用范圍。因此,降低銅納米線的電阻率非常重要。本文采用水熱法制備了無(wú)定形碳均勻包裹銅納米線的納米電纜Cu@C NCs,再經(jīng)過(guò)熱處理,使無(wú)定型碳層晶化,制備石墨化碳包裹銅納米電纜Cu@G NCs。SEM和TEM結(jié)果顯示,芯部的銅納米線生長(zhǎng)方向?yàn)閇110],包裹著一層均勻厚度的碳層。導(dǎo)電性測(cè)試結(jié)果顯示,包裹不導(dǎo)電的無(wú)定形碳后,Cu@G NCs絕緣;而無(wú)定形碳石墨化后,Cu@G NCs成為導(dǎo)體;單根Cu@G NC的室溫電阻率為~1.61×10-5Ω·cm,略低于單根銅納米線,且在室溫長(zhǎng)時(shí)間放置,電阻率無(wú)明顯升高,證明石墨的包裹確實(shí)提高了銅納米線的空氣穩(wěn)定性,降低了電阻率。由石墨化碳包裹高導(dǎo)電性金屬芯的納米電纜在納米器件的零部件以及互連上有著廣闊的應(yīng)用前景,本技術(shù)也為其他金屬納米線空氣穩(wěn)定性和電學(xué)性能的提高提供了有效的方法。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 石墨烯紙 石墨化碳包裹銅納米電纜 電導(dǎo)率 熱導(dǎo)率
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM24
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 前言9-10
• 1.1.1 柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙的研究背景9
• 1.1.2 石墨化碳包裹銅納米電纜的研究背景9-10
• 1.2 柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 熱管理材料的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 石墨烯紙的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 石墨化碳包裹銅納米線的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和意義18-21
• 1.4.1 柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙的研究?jī)?nèi)容和意義18-19
• 1.4.2 石墨化碳包裹銅納米線的納米電纜的研究?jī)?nèi)容和意義19-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)原理21-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料21-23
• 2.1.1 氧化石墨烯、石墨烯使用的試劑及儀器21
• 2.1.2 石墨烯紙使用試劑及儀器21-22
• 2.1.3 制備石墨碳包裹銅納米線的納米電纜結(jié)構(gòu)所需材料22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案23-26
• 2.2.1 氧化石墨烯、石墨烯的制備及表征23-24
• 2.2.2 石墨烯紙的制備及表征24
• 2.2.3 石墨烯包裹銅納米線的納米電纜結(jié)構(gòu)的制備及表征24
• 2.2.4 結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試24-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其原理26-33
• 2.3.1 X射線衍射儀 (X-Ray Diffraction, XRD)26
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM)26-27
• 2.3.3 透射電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscope, TEM)27
• 2.3.4 掃描隧道顯微鏡-透射電子顯微鏡探針系統(tǒng)(STM TEM NanofactoryInstruments)27-28
• 2.3.5 霍爾測(cè)試儀 (HL5500PC)28-31
• 2.3.6 差示掃描量熱儀 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)31
• 2.3.7 激光閃光儀 (Vibrating Sample Magnetometer, VSM)31-33
• 第3章 氧化石墨烯、石墨烯的研究33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 氧化石墨烯、石墨烯的制備33-34
• 3.3 氧化石墨烯、石墨烯的表征34-40
• 3.3.1 氧化石墨烯、石墨烯的物相分析34-35
• 3.3.2 氧化石墨烯和石墨烯的缺陷分析35-37
• 3.3.3 氧化石墨烯溶液的Zeta電位分析37-38
• 3.3.4 石墨烯的形貌、結(jié)構(gòu)分析38-39
• 3.3.5 石墨烯的厚度分析39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙的研究41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 柔性石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱紙的制備41-42
• 4.3 氧化石墨烯紙的表征42-44
• 4.3.1 氧化石墨烯紙的物相分析42
• 4.3.2 氧化石墨烯紙、石墨烯紙的表面、橫截面形貌結(jié)構(gòu)分析42-44
• 4.3.3 石墨烯紙的Raman光譜分析44
• 4.4 石墨烯紙的導(dǎo)電性分析44-46
• 4.5 石墨烯紙的導(dǎo)熱性分析46-47
• 4.6 本章小結(jié)47-49
• 第5章 碳包銅納米電纜結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)電性能的研究49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 碳包銅納米電纜的制備49-50
• 5.3 Cu@C NC和Cu@G NC納米電纜的結(jié)構(gòu)分析50-53
• 5.3.1 Cu@C NC和Cu@G NC的物相、形貌、結(jié)構(gòu)分析50
• 5.3.2 Cu@C NC和Cu@G NC的形貌分析50-51
• 5.3.3 Cu@C NC和Cu@G NC的形貌、結(jié)構(gòu)分析51-53
• 5.4 Cu@C NC和Cu@G NC的導(dǎo)電性能53-55
• 5.5 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-69
• 致謝69

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4 ;日本開(kāi)發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

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9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

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1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢(qián)文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

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6 王冕;錢(qián)林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

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1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

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6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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