[发明专利]超薄金属材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄金属材料及其制备方法，该制备方法包括：加热步骤：在惰性气体的环境下，将金属或合金与添加成分的混合物加热熔融，得到混合熔浆；覆载步骤：将所述混合熔浆覆载于基体上形成薄膜层；固化步骤：所述薄膜层在所述基体上冷却固化，形成固态的金属层，得到超薄金属材料；其中，所述添加成分包括：表面含有卤族元素官能团的无机材料，和/或，能够与液态金属或合金相亲的无机材料。本发明的制备方法在熔融态的金属或合金内加入添加成分，使熔融的金属或合金具有类似凝胶的粘滞性，能够在基体表面延展并形成厚度可控的薄膜层，待该金属薄膜层在基体的表面冷却固化后得到超薄金属材料。

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种超薄金属材料及其制备方法。

背景技术

工业上生产超薄金属最常用的技术是利用金属材料具有的延展性，反复机械辊压使金属薄膜化，此外，还有化学气相生长、磁控溅射、电镀、化学镀、金属熔融成膜等方法。其中金属熔融成膜法由于液态金属一般表面张力大，无法找到在表面铺展成膜的合适的基体。通过掺杂合金元素能够在一定程度上降低金属的表面张力，但形成的液态金属难以获得厚度可控的薄膜层，通过将基体表面涂层改变熔融态的金属与基体表面的结合力，从而形成金属膜，但是这种方法仍然无法控制熔融金属成膜的厚度。

发明内容

本发明针对熔融法制备超薄金属时，熔融态的金属具有高的表面张力难以在基体表面形成厚度可控的薄膜层技术问题，提供一种超薄金属材料的制备方法，包括步骤：

加热步骤：在惰性气体的环境下，将金属或合金与添加成分的混合物加热熔融，得到混合熔浆；

覆载步骤：将所述混合熔浆覆载于基体上形成薄膜层；

固化步骤：所述薄膜层在所述基体上冷却固化，形成固态的金属层，得到超薄金属材料；

其中，所述添加成分包括：表面含有卤族元素官能团的无机材料，和/或，能够与液态金属或合金相亲的无机材料。

在一些实施例中，所述金属或合金，包括Li、Na、K、Mg、Al、Ag、Cu、Fe、Zn、In、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、Ge、Pb、As、Sb、Bi、S、Se或Te中的一种或多种。

在一些实施例中，所述表面含有卤族元素官能团的无机材料具有二维或层状结构，包括过渡金属氮化物、过渡金属碳化物、过渡金属碳氮化合物、石墨烯或石墨片的一种或多种；所述卤族元素官能团包括-F、-Cl、-Br或-I中的一种或多种；所述能够与液态金属或合金相亲的无机材料包括金属氧化物、碳材料或过渡金属硫族化合物中的一种或多种。

在一些实施例中，还包括步骤：

移除步骤：将所述基体移除，得到的超薄金属材料。

在一些实施例中，所述基体为实体或或具有多孔结构的材料，所述金属层覆载在所述基体的表面，和/或，填充于所述多孔结构的孔隙中。

在一些实施例中，所述基体为片状、板状、薄膜状、带状或箔状。

在一些实施例中，所述金属层的厚度介于1μm至100μm之间。

在一些实施例中，所述金属层中添加成分的质量含量介于0.01wt.％至50wt.％之间。

本发明另一方面，还包括由上述制备方法制备得到的超薄金属材料。

本发明再一方面，还包括一种金属材料添加剂制备超薄金属材料的用途，所述金属材料添加剂包括：含有表面含有卤族元素官能团且具有二维或层状结构的过渡金属氮化物、过渡金属碳化物、过渡金属碳氮化合物、石墨烯或石墨片的一种或多种；所述卤族元素官能团包括-F、-Cl、-Br或-I中的一种或多种。