基于弯液面电化学连接碳纤维实验初探
7页1、 基于弯液面电化学连接碳纤维实验初探* Summary:碳纤维作为下一代可能的优良导线材料,急需拓展碳纤维在电学领域的应用,其中实现碳纤维在电路中的安全可靠连接是关键技术。常规的连接技术会破坏碳纤维的结构。本文基于弯液面限制的电化学沉积原理,搭建了相关连接实验平台,在常温下实现了碳纤维的连接,并对其工艺性进行了初步探索。Keys:电化学沉积 碳纤维 弯液面沉积1.引言随着碳纤维的下一代导线的电缆材料、纤维状柔性高性能能源器件、功能材料得到了广泛研究,碳纳纤维与电路的互连以及碳纤维之间可靠连接变成了无法避开的难题1-3。传统的连接方法会导致碳纤维的结构破坏,从而影响纤维的导电性。弯液面限制的局域电化学沉积方法于2010 年被Jie Hu 和Min-Feng Yu 在Science上首次介绍,实现了1到3微米的自动键合,线键的击穿电流密度超过1011安培/平方米。该技术被用于制造高密度和高质量的互连,以及复杂的三维微尺度甚至纳米尺度金属结构4。本文从实验平台搭建的角度出发,探索了弯液面电化学沉积实验在碳纤维互连上的可行性。2. 基于弯液面电化学连接实验平台的搭建图1弯液面电化学连接实验平台
2、5如图1所示,所示实验平台包括电源系统、电化学沉积单元、实时观测纪录系统和位移(定位控制)系统。电源系统:提供能量,为电化学沉积实验的实施提供保障;电化学沉积单元:电化学沉积单元包括纯铜毛细管阳极、弯液面电解液、碳纳米管纤维和金属基体(或者绝缘衬底)四部分;实时观测系统:观察并记录电化学沉积实验的过程;位移(定位控制)系统:用于电沉积头在XYZ方向上移动。3.基于弯液面电化学连接实验平台的碳纤维与铜板的连接实验3.1实验材料碳纤维为东丽T800;铜毛细管(深圳鑫悦金属材料有限公司);硫酸铜(天津市东丽区天大化学试剂厂);纯铜片(15 mm 15mm 0.5 mm);浓硫酸3.2实验仪器:超眼B011型号迷你数码显微镜;北京市六一仪器厂生产的DYY-6C型号的电泳仪;试验台若干3.3实验过程:(1)配置1000mL的硫酸铜(125gL -1)和硫酸(35gL -1)混合溶液(2)将碳纤维用导电胶固定到铜片上,向铜毛细管中注入电解液。(3)利用重力和表面张力的平衡,在毛细管下方形成弯液面。(4)开启电源,施加电压,电路导通,工艺参数为10V,130mA,沉积5min,数码显微镜实时观察。3
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