復(fù)合電沉積法制備銅-碳納米管薄膜及其形成機理研究.pdf

1、多壁碳納米管(MWCNT)以其獨特的力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)特性以及一維分子結(jié)構(gòu)，在未來復(fù)合材料領(lǐng)域中具有許多潛在的應(yīng)用價值。如今，金屬/碳納米管復(fù)合材料由于具有比純金屬更優(yōu)異的機械性能和導(dǎo)電性能而受到廣泛的關(guān)注。本實驗利用電沉積技術(shù)(直流電沉積、脈沖電沉積)從含有碳納米管的酸性硫酸銅電鍍液中制備了銅/碳納米管復(fù)合薄膜。本文研究了電沉積過程中各項參數(shù)對復(fù)合薄膜效果的影響，如碳納米管在復(fù)合電鍍液中的濃度、電鍍液pH值、電流密度、電沉積時間等。同時

2、，本文通過Zeta電位測試、陰極極化測試、循環(huán)伏安測試和交流阻抗測試對碳納米管與金屬銅復(fù)合電沉積過程的形成機理進行了探討。本研究還重點考察了第二相粒子在復(fù)合電沉積過程中的行為與作用，并詳細描述了銅/碳納米管復(fù)合電沉積的關(guān)鍵步驟。根據(jù)實驗現(xiàn)象進行分析從而得出以下結(jié)論：
　　 脈沖電沉積相比直流電沉積而言，能夠獲得結(jié)構(gòu)致密、碳納米管含量較高且分散均一的銅/碳納米管復(fù)合薄膜。正交實驗的結(jié)果表明，最佳的工藝參數(shù)是：碳納米管在復(fù)合電鍍液中

3、的濃度為1.0 g·L-1，脈沖電流Jp=20 A·dm-2，脈沖導(dǎo)通時間ton=40 ms，脈沖關(guān)斷時間toff=960 ms。制得的銅/碳納米管復(fù)合薄膜中，碳納米管均勻地分布在已沉積的金屬銅層上。碳納米管的一端鑲嵌于金屬銅鍍層內(nèi)，另一端探出金屬銅鍍層外。這種兩相結(jié)合方式有利于發(fā)揮碳納米管優(yōu)良的導(dǎo)電性能。
　　 通過三個經(jīng)典的電化學(xué)測試可知，碳納米管的存在對銅的還原過程具有促進作用，從而推動復(fù)合電沉積過程的進行。復(fù)合電沉積的形