等離子體處理提高石墨膜表面的親水性
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-06-14
隨著電子元器件以及產品向微型化、輕量化、集成化、高效化發展，其功率密度和發熱量隨之倍增，散熱問題成為制約電子產品性能進一步發展的主要瓶頸。石墨膜是近年來興起的一種新型散熱材料，其水平方向具有超高的熱傳導率。但是由于石墨膜是層狀晶體結構，在片層之間存在范德華力，使石墨膜垂直方向的熱傳導率較差，甚至具有一定的隔熱效果，這嚴重影響了石墨膜的散熱性能。石墨膜/金屬基復合材料，通過利用金屬材料優良的導熱性能，有效地彌補了石墨膜垂直方向熱傳導率不佳的缺點，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復卷機將石墨膜、導熱膠以及金屬材料復合成形。
由于石墨膜表面光滑且具有很強的疏水性，導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合力非常弱。因此，如何提升石墨膜的親水性是增強石墨膜與金屬鍍層之間結合力的關鍵問題。
近年來，國內外學者在碳類材料表面改性技術方面進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備受關注。等離子體改性只發生在材料表面，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，是一種操作簡單、清潔高效、節能環保的表面改性方法。
等離子體處理提高銅鍍層與石墨膜結合力的機理
圖1上半部分是人工石墨膜的化學結構式，人工石墨膜是以聚酰亞胺薄膜（PI膜）為原料，通過加壓炭化、石墨化制備而得。等離子體處理可提高銅與石墨膜結合力的機理有兩點。其一，如圖1所示，等離子體處理石墨膜，會使其表面產生大量的羧基、羥基，這些含氧官能團明顯增強了石墨膜表面的親水性。在石墨膜表面電沉積銅時，銅與羧基或羥基中的氧反應，生成Cu—O鍵，這能增強銅與基底之間的結合力。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鍍層結合力的提高有良好的效果。
等離子體處理提高 Cu 與石墨膜結合力機理示意圖
石墨膜經等離子體處理后，表面被刻蝕并且引入含氧極性基團，等離子體處理顯著提高了石墨膜表面的親水性。
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