碳纤维表面磁控溅射镀铜研究

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1、Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１２化工新型材料第３９卷第１２期·６２·ＮＥＷＣＨＥＭＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳ２０１１年１２月碳纤维表面磁控溅射镀铜研究李颖王鸿博＊高卫东（江南大学生态纺织教育部重点实验室，无锡２１４１２２）摘要以碳纤维Ｔ－７００为原料，对其进行低温等离子预处理，实验表明，尽管预处理对碳纤维拉伸强度有一定影响，但表面粗糙度增加。经预处理后的碳纤维在室温下采用磁控溅射法在其表面溅射镀铜，利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）分别对镀铜碳纤维的表面形态进行表征，用ＶＣ９８０４Ａ＋型万用电表测量了碳纤维的导电性能。再用正交实验方法，选取溅射功率、时间、压强为因素，分析了各因素

2、对碳纤维导电性的影响。实验表明：磁控溅射后，碳纤维表面被纳米铜颗粒覆盖；碳纤维溅射镀铜的最佳工艺条件为：功率１２０Ｗ、压强１．０Ｐａ、时间２０ｍｉｎ，碳纤维体电阻率从－２－２５．４８×１０Ω·ｃｍ变为２．６３×１０Ω·ｃｍ，导电性能提高了５２．０％。关键词碳纤维，等离子处理，磁控溅射，形貌特征，导电性ＴｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｅｄｃｏｐｐｅｒｃｏａｔｉｎｇＬｉＹｉｎｇＷａｎｇＨｏｎｇｂｏＧａｏＷｅｉｄｏｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｃｏＴｅｘｔｉｌｅｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕ

3、ｃａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２２）ＡｂｓｔｒａｃｔＴ－７００ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｔｈｅｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｌａｓｍａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｏｕｇｈｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｐｌａｓｍａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ，ｃｏｐｐｅｒｗａｓｄｅ

4、ｐｏｓｉｔｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｏｎｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ’ｓｕｒｆａｃｅａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗａｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＳＥＭａｎｄＡＦＭ，ａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｗｉｔｈＶＣ９８０４Ａ＋ｔｙｐｅｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｐｏｗｅｒ，ｔｉｍｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｓｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅ

5、ｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅａｃｈｏｎｔｈｅｅｌｅｃ－ｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｗａｓａｎａｌｙｓｅｄ．Ａｆｔｅｒｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ’ｓｕｒｆａｃｅｗａｓｃｏｖｅｒｅｄｂｙｎａｎｏ－ｃｏｐｐｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｔｈｅｐｏｗｅｒ１２０ｗ，ｔｉｍｅ２０ｍｉｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ１．０Ｐａｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｍａｇｎｅ－－２－２ｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｏｆｃｏｐｐｅｒ，ａｎｄｖｏｌｕｍｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｃａｒｂ

6、ｏｎｆｉｂｅｒｓｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍ５．４８×１０Ω·ｃｍｔｏ２．６３×１０Ω·ｃｍ，ｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ５２．０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ，ｐｌａｓｍａｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ［１］碳纤维表面金属化改性多采用化学镀方法，该方法操碳纤维Ｔ－７００：东丽公司生产，１２０００根／束，线密度为８．３－３作方便，工艺简单，镀层均匀，孔隙率小，外观良好，而且能在×１０ｇ／ｃｍ；丙酮溶液；９９．９９％纯金属Ｃｕ靶。塑料、陶瓷等多

7、种非金属机体上沉积。但化学镀层是在反应１．２仪器液中进行，会产生加工污染。磁控溅射是物理气相沉积中应www.spm.com.cnＨＤ－１Ａ型冷等离子体改性设备（常州新区世泰等离子体用较广泛的一种方法，如在纯棉织物上负载纳米ＴｉＯ２制备抗科技开发有限公司）；ＪＺＣＫ－４２０Ｂ高真空多功能磁控溅射设备菌织物［２］，在非织造布上溅射纳米铝制备防静电织物［３］，在非（沈阳聚智科技有限公司），射频源频率１３１５６ＭＨｚ，最大功率织造布表面溅射