等離子體處理提高石墨膜表面的親水性
文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-06-14
隨著電子元器件以及產(chǎn)品向微型化、輕量化、集成化、高效化發(fā)展，其功率密度和發(fā)熱量隨之倍增，散熱問(wèn)題成為制約電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸。石墨膜是近年來(lái)興起的一種新型散熱材料，其水平方向具有超高的熱傳導(dǎo)率。但是由于石墨膜是層狀晶體結(jié)構(gòu)，在片層之間存在范德華力，使石墨膜垂直方向的熱傳導(dǎo)率較差，甚至具有一定的隔熱效果，這嚴(yán)重影響了石墨膜的散熱性能。石墨膜/金屬基復(fù)合材料，通過(guò)利用金屬材料優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，有效地彌補(bǔ)了石墨膜垂直方向熱傳導(dǎo)率不佳的缺點(diǎn)，目前主要的制備方式是在石墨膜表面磁控濺射銅等金屬薄膜或通過(guò)復(fù)卷機(jī)將石墨膜、導(dǎo)熱膠以及金屬材料復(fù)合成形。
由于石墨膜表面光滑且具有很強(qiáng)的疏水性，導(dǎo)致石墨膜與金屬薄膜間的界面性能很差，石墨膜與金屬薄膜之間的結(jié)合力非常弱。因此，如何提升石墨膜的親水性是增強(qiáng)石墨膜與金屬鍍層之間結(jié)合力的關(guān)鍵問(wèn)題。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在碳類(lèi)材料表面改性技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究工作，目前主要的方法有氧化處理、高能射線輻射處理、等離子體處理、聚合物涂層處理等，其中等離子體處理技術(shù)備受關(guān)注。等離子體改性只發(fā)生在材料表面，能在不改變材料固有性能的前提下，充分改善材料的表面性能，是一種操作簡(jiǎn)單、清潔高效、節(jié)能環(huán)保的表面改性方法。
等離子體處理提高銅鍍層與石墨膜結(jié)合力的機(jī)理
圖1上半部分是人工石墨膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，人工石墨膜是以聚酰亞胺薄膜（PI膜）為原料，通過(guò)加壓炭化、石墨化制備而得。等離子體處理可提高銅與石墨膜結(jié)合力的機(jī)理有兩點(diǎn)。其一，如圖1所示，等離子體處理石墨膜，會(huì)使其表面產(chǎn)生大量的羧基、羥基，這些含氧官能團(tuán)明顯增強(qiáng)了石墨膜表面的親水性。在石墨膜表面電沉積銅時(shí)，銅與羧基或羥基中的氧反應(yīng)，生成Cu—O鍵，這能增強(qiáng)銅與基底之間的結(jié)合力。其二，等離子體處理使石墨膜表面變粗糙，而材料表面粗糙度對(duì)鍍層結(jié)合力的提高有良好的效果。
等離子體處理提高 Cu 與石墨膜結(jié)合力機(jī)理示意圖
石墨膜經(jīng)等離子體處理后，表面被刻蝕并且引入含氧極性基團(tuán)，等離子體處理顯著提高了石墨膜表面的親水性。
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