[发明专利]使用电镀制造金属/碳纳米管纳米复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及使用电镀制造金属/碳纳米管纳米复合材料的方法，更特别涉及这样一种制造金属/碳纳米管纳米复合材料的方法，该方法包括：在金属电镀液中加入碳纳米管和阳离子表面活性剂，和在阴极进行电镀从而制造金属/碳纳米管纳米复合材料。

背景技术

碳纳米管具有优异的电导率、热导率和强度，因此预计其在与特定量的特定金属结合时表现出更优异的物理性能。因此，有许多关于包含碳纳米管的复合材料的研究。

尤其是，当形成金属和碳纳米管的纳米复合材料时，研究的目的是提高机械性能，并且主要以块状形式制造该纳米复合材料。主要通过粉末法或烧结法制造上述形式的纳米复合材料。

在600～1000℃的温度下通过化学气相沉积法形成纯碳纳米管。沉积方法和沉积前的表面处理对于控制纯碳纳米管的生长方向和速度而言是重要的。碳纳米管在其生长时不形成密堆积结构，从而在碳纳米管之间留下空隙，这导致在取代现有金属薄膜材料中有很大的问题。已经试图用SiO₂等填充碳纳米管之间的空隙以便用作半导体互连。当这些互连连接形成一些层时，对于用于随后层的工艺来说，没有别的选择。

由于碳纳米管的棒状结构且没有电荷的特性，到目前为止还不曾使用电镀形成薄膜类型的金属/碳纳米管纳米复合材料的先例。如果通过电镀同时沉积金属和碳纳米管，则可以获得不同于纯碳纳米管生长的密堆积结构，并且在所需位置薄膜类型的沉积也是可能的。因此，可以取代包括现有半导体金属互连的所有金属薄膜，改善其电学、机械和热物理性能。此外，可以在不改变现有半导体互连工业或电子产品的表面抛光工艺的情况下实施本发明，因此，本发明具有良好的市场前景和实用性。

发明内容

本发明注意在相关技术中出现的上述难题，并且本发明的一个目的是提供制造金属/碳纳米管纳米复合材料的方法，其中碳纳米管以分子水平分布，该方法包括：在含有金属或金属盐的金属电镀液中加入碳纳米管和吸附在碳纳米管表面上的阳离子表面活性剂，从而形成电镀液；使各个碳纳米管彼此完全分离并分散，和进行电镀。

根据本发明，使用电镀，金属/碳纳米管复合材料可以制造薄膜形式的复合材料。

一种使用电镀制造金属/碳纳米管纳米复合材料(复合物)的方法，包括：将碳纳米管浸在酸溶液中，过滤该溶液并进行热处理；在包含金属或金属盐的金属电镀液中加入热处理过的碳纳米管和阳离子表面活性剂，并分散该碳纳米管；和在包含碳纳米管和阳离子表面活性剂的金属电镀液中提供阳极和阴极，向其施加电流并进行电镀，以在阴极获得金属/碳纳米管纳米复合材料。

附图说明

根据以下的详细描述连同附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特点和优点，其中：

图1是说明在酸溶液中提纯并切割碳纳米管的步骤的示意图。

图2是说明在制造电镀用电镀液方法的示意图。

图3是说明在包含碳纳米管和阳离子表面活性剂的电镀液中进行电镀来制造金属/碳纳米管纳米复合材料的方法的示意图。

图4是使用电镀形成的铜/碳纳米管纳米复合材料的SEM照片。

图5是使用电镀形成的铜/碳纳米管纳米复合材料的EDS组分分析表。

具体实施方式

下面，将参考附图分步详细描述本发明。

图1是说明在酸溶液中提纯并切割碳纳米管的步骤的示意图。

在酸溶液中进行碳纳米管的酸处理以去除碳纳米管的残留物，如催化剂金属，并通过氧化将碳纳米管切割(分割)至分子水平。

酸溶液可以使用硫酸、硝酸和盐酸中的至少一种。后面描述的实施方案采用其组分硫酸与硝酸体积比3∶1的酸溶液。

将碳纳米管浸入酸溶液后，可以进一步进行预定处理以改善对碳纳米管的提纯和切割。作为这些处理的例子，可以在包含碳纳米管的酸溶液中进行声处理、激光处理及用搅拌器搅拌中的至少一种。将碳纳米管浸在酸溶液中，并进行上述方法之一以去除所用碳纳米管的催化剂和存在于碳纳米管中的残留物，并将长度为微米的碳纳米管切割成长度为纳米的碳纳米管CNT。

本领域技术人员可以容易地进行声处理、激光处理和用高速搅拌器搅拌以提高碳纳米管的提纯和切割，因此其详细描述将省略。

在包含碳纳米管的酸溶液中进行声处理、激光处理和用搅拌器搅拌中的至少一种处理后，使酸溶液通过过滤器。随后对过滤的碳纳米管进行热处理以去除残留物(无定形碳等)。

对流经过滤器的碳纳米管进行热处理以去除残留物，如无定形碳。根据本发明，例如，在200～500℃进行热处理1/2～2小时。