[發明專利]一種含鎳納米線的鎳復合薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200810031177.2
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101311330A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 周益春;周兆鋒;潘勇
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種含鎳納米線的鎳復合薄膜，特別是提供了一種含鎳納米線的鎳復合薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著新材料、新技術的發展，電沉積這一古老的制備技術煥發出了新的活力。電沉積方法因其設備簡單、工藝成熟、沉積溫度較低且參數可控、應用廣泛等突出優點，在眾多薄膜(涂層)材料的制備方法中占據著舉足輕重的地位。特別地，電沉積工藝可以在極微小的尺寸上沉積出薄膜或者微電子電路，并且不會產生由于工藝本身的復雜性導致的微觀結構不可控性。針對電沉積法制備薄膜材料，國內外已經開展了大量的研究工作，也取得突出的成果。值得指出的是，采用電沉積法不僅可以制備出性能優良的薄膜材料，而且可以結合多孔模板，方便地制備出具有潛在優異特性的納米線。電沉積方法經歷了直流、脈沖及選擇性噴射電沉積的發展，制備的薄膜(涂層)材料也實現從二維微米晶薄膜(涂層)到二維納米晶薄膜(涂層)及一維納米線的跨越。

在電沉積法制備的眾多薄膜(涂層)材料中，鎳薄膜(涂層)由于其優良的抗腐蝕性、良好的加工性能等優點，得到了廣泛的研究和應用。在軍事上，鎳鍍層最突出的應用例子就是作為航空母艦上飛機彈射機罩和軌道的保護；航空航天工業也是鎳鍍層的使用大戶之一，美國西北航空公司自1983年以來一直采用鎳鍍層修復飛機發動機零件；在民用方面，鎳鍍層被大量應用于電光源、電真空構件、微電機、微馬達外殼、建筑裝飾、電池材料以及IT等眾多行業。

但隨著科技進步和市場需求對薄膜性能要求的不斷提高，現有的單一鎳薄膜已經無法滿足這些要求。材料復合化是薄膜材料領域的一個重要發展趨勢。由于多種材料及多學科的交叉、融合，使材料的復合化成為發展新材料的一種重要手段。利用多種基體與增強體的復合、多種層次的復合以及利用非線性復合效應可以創造出具有全新性能的材料。尤其隨著納米微粒制備技術的發展，含納米微粒的復合薄膜技術也日益受到關注。由于納米微粒不同于微觀和宏觀物質的許多介觀特性，添加納米微粒可制備出性能更為優異的復合薄膜(鍍層)。目前的納米微粒復合鍍層僅限于球形納米微粒或碳納米管微粒與基質的復合鍍層，而未涉及含有納米線的復合鍍層。

隨著科技的飛速發展，納米材料已經從最初的零維納米顆粒和二維的納米薄膜發展到一維的納米線，納米線由于其獨特的長徑比，從而具有了其它結構所沒有的新物理性能。鎳納米線的直徑大約在20-100nm之間，長度可達10μm。

發明內容

本發明是將一定濃度(1-5g/L)的鎳納米線加入到配制好的鍍液中，經過超聲震蕩的分散技術，采用直流電沉積，可獲得均勻穩定、加工性能好的含鎳納米線的鎳復合薄膜。

本發明的目的是提供一種性能均勻穩定、加工性能好的含鎳納米線的鎳復合薄膜。

本發明的另一目的旨在提供上述含鎳納米線的鎳復合薄膜的制備方法。

本發明的目的是通過下述方式實現的：

所述的含鎳納米線的鎳復合薄膜是由一維的鎳納米線和二維的鎳薄膜復合而成，鎳納米線均勻地成網狀交叉地分布在鎳薄膜中。

一種含鎳納米線的鎳復合薄膜的制備工藝，包括以下工藝步驟：

(1)含鎳納米線的鎳復合薄膜鍍液的配制：稱取200-300g/LNiSO₄·6H₂O和30-70g/LNiCl₂·6H₂O溶于去離子水中，經磁力攪拌并適度加熱，將混合物完全溶解，得到溶液A；稱取30-50g/LH₃BO₃放入另一容器，然后加入少量去離子水，經磁力攪拌并加熱，得到溶液B；將溶液B加入溶液A，再加入1.0-2.0g/L糖精鈉，磁力攪拌20min，然后再加入1-5g/L鎳納米線和1.4-4.2×10^-3mol(gNi納米線)^-1十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，經超聲波攪拌30min后得到含懸浮狀鎳納米線的鎳復合薄膜鍍液；

(2)將待鍍的多晶銅襯底的工作表面預處理除油并活化；

(3)含鎳納米線的鎳復合薄膜的制備：將第(1)步得到的含懸浮狀鎳納米線的鎳復合薄膜鍍液放入帶超聲波的恒溫水域，并進行超聲攪拌，然后把第(2)步活化后得到的多晶銅襯底放入復合薄膜鍍液中，連接電源的負極，正極接鎳板，進行復合電鍍，直到獲得所需厚度的含鎳納米線的鎳復合薄膜，斷電結束。