石墨烯防腐塗層實現銅防護 該技術推動光電器件微型化發展

星空体育app在线登录入口，來自“高分子科學前沿”的消息，北京大學劉開輝教授、上海科技大學王竹君教授與(yu) 合作者揭示了銅上雙層石墨烯的雙麵各異摻雜機製，解決(jue) 了原子級石墨烯防腐層易受界麵擴散和電化學腐蝕侵害的難題，成功實現了對銅箔的超高效防腐。該技術可在室溫下保護銅箔達5年以上、80 ℃水中浸泡保護銅達100分鍾以上、200 ℃下保護銅箔達1000小時以上，達到了工信部《重點新材料首批次應用示範指導目錄》中要求的1000倍，有望拓展銅在高溫、高濕等極端環境下的應用前景。相關(guan) 研究成果已於(yu) 近日在線發表於(yu) Nature Communications期刊上。

銅因其優(you) 良的物理性質（高導電性、高導熱性等）而廣泛應用於(yu) 電力電子、半導體(ti) 工業(ye) 之中。但是，銅易受腐蝕的特性極大限製了其高端應用的開發，因電極腐蝕帶來的器件性能退化問題嚴(yan) 重影響了集成器件的極限功率與(yu) 性能表現。例如，當暴露在200 ℃的空氣中僅(jin) 30分鍾後，銅導線的電導率就會(hui) 下降99.99999%。

雙層石墨烯覆蓋銅的抗腐蝕性能

針對上述難題，劉開輝團隊與(yu) 合作者利用雙層石墨烯覆蓋，實現了高效（200 ℃下1000小時，室溫環境下5年）的銅表麵腐蝕保護。並且，研究團隊證明，此方法的有效性與(yu) 銅的晶麵和石墨烯的堆疊方式無關(guan) ，可通過多種製備方式獲得，且適用於(yu) 高溫、高濕等多種環境，極大擴展了石墨烯原子級防腐塗層的應用前景。

作為(wei) 原型演示，團隊在印製電路板（PCB）裸銅電路上覆蓋了雙層石墨烯，並實現了120 ℃下20小時以上的保護效果，相較傳(chuan) 統的防腐手段，能夠更大程度保留銅本身的優(you) 異電學、光學等物理性質。精細的電子能帶結構計算與(yu) 實驗表征證明，銅上雙層石墨烯的優(you) 異防腐性能來自於(yu) 其具有雙麵各異的摻雜機製。

該技術有望為(wei) 銅在高溫、高濕等苛刻環境中的集成化應用開辟道路，也為(wei) 下一代電子器件和光電器件進一步縮小體(ti) 積、實現微型化帶來新的機遇。