[發明專利]鋁或鋁/銅或鋁/鎳空心絲宏觀體及其制造系統與方法

有效

• 申請號: 201810220920.2
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108441821B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 騫偉中;薛濟萍;楊周飛;尤偉任;董卓婭;金鷹;顧孫望
• 申請（專利權）人: 江蘇中天科技股份有限公司;上海中天鋁線有限公司;清華大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/20;C23C14/24;C23C14/34;C23C14/58
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種鋁或鋁/銅或鋁/鎳空心絲宏觀體的制造系統，所述的宏觀體為鋁、鋁/銅或鋁/鎳空心絲相連接形成的三維全通孔結構；該宏觀體為全鋁結構或，內層為銅或鎳空心絲，外層為致密鋁層的結構，孔隙率達80-99％；空心孔被封閉，不與外界相通；

其特征在于：該制造系統包括依次連接的濺射金屬的子系統(1)、去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)和鋁的氣相沉積子系統(3)，還包括氣體凈化子系統(4)，濺射金屬的子系統(1的氣體出口與氣體凈化子系統(4)相連，去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)的氣體出口分別與鋁的氣相沉積子系統(3)與氣體凈化子系統(4)相連，氣體凈化子系統(4)的氣體出口與鋁的氣相沉積子系統(3)相連；

所述濺射金屬的子系統(1)具有氬氣入口與氬氣出口，氬氣出口含金屬的氬氣進入氣體凈化子系統(4)進行凈化后，氬氣通入鋁的氣相沉積子系統(3)中，用作沉積鋁的載氣；

所述去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)具有含氧氣體的入口、氫氣入口、燃燒尾氣出口以及氫氣出口；燃燒尾氣出去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)后，進入鋁的氣相沉積子系統(3)，用作高溫熔化鋁的燃燒介質；氫氣出去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)后，進入氣體凈化子系統(4)，凈化后循環使用；

所述鋁的氣相沉積子系統(3)具有高溫鋁蒸發區與低溫沉積鋁區、氬氣或氮氣入口與出口；氬氣或氮氣入口在溫度為600-900℃的高溫鋁蒸發區，氬氣或氮氣出口在溫度為25-300℃的低溫鋁沉積區；鋁的氣相沉積子系統(3)的含金屬氬氣或氮氣，并入濺射金屬的子系統1的含金屬氬氣，一并進入氣體凈化子系統(4)處理。

2.一種制備權利要求1所述的宏觀體的方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)將厚度為0.5-500mm，寬度為0.5-500mm,長寬比1:1～400000:1的多孔聚合物薄膜，放入濺射金屬的子系統(1)中，在25-50℃下，絕對壓力為0.5-5Pa的氬氣環境中，控制鋁、銅或鎳靶材的表面功率為2-10W/cm²，向多孔聚合物薄膜濺射沉積10-500nm厚的鋁、銅層或鎳層；含金屬的氬氣進入氣體凈化子系統(4)處理后，送入鋁的氣相沉積子系統(3)；

(2)將沉積有鋁、銅或鎳的多孔聚合物薄膜，送入去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)中，并通入含氧氣體，在200-400℃下處理2-24小時，將多孔聚合物薄膜完全去除；其間，將出去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)的燃燒尾氣，送到鋁的氣相沉積子系統(3)，用作燃燒的介質；停止通含氧氣體后，改通氮氣或氬氣，將氣氛置換為無氧環境，然后通入氫氣，并將去除聚合物薄膜并原位還原金屬的子系統(2)溫度升至500-900℃下處理2-24小時；然后停止加熱并停止通氫氣，改通氮氣或氬氣，將溫度降到室溫，得到鋁、鎳或銅空心絲宏觀體；

(3)在氮氣或氬氣保護條件下，將鋁、鎳或銅空心絲宏觀體送入鋁的氣相沉積子系統(3)的低溫鋁沉積區；鋁在鋁的氣相沉積子系統(3)中的高溫鋁蒸發區熔融，并在惰性氣體氮氣或氬氣的攜帶下，變成分壓為0.1-10％的鋁蒸氣；惰性氣體攜帶鋁蒸氣，進入鋁的氣相沉積子系統(3)的低溫鋁沉積區，鋁沉積在鋁、鎳或銅空心絲宏觀體的外部，共處理3-600分鐘；鋁的氣相沉積子系統(3)的含金屬氬氣或氮氣，并入濺射金屬的子系統1的含金屬氬氣，一并進入氣體凈化子系統(4)處理；

(4)重復上述步驟(1)-(3)，能夠連續制備鋁、鋁/銅或鋁/鎳空心絲宏觀體。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述多孔聚合物薄膜中的聚合物為聚氨酯、聚烯烴、PVDF、PTFE或聚丙烯腈。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述含氧氣體為空氣，或氧氣含量為1-100％，當氧氣含量含量小于100％時，其余氣體為氮氣、氬氣、CO₂中的一種或多種。