石墨烯實現(xiàn)防腐機(jī)理突破，可在200 ℃下保護(hù)銅箔1000小時以上！
銅電極的原子厚防腐涂層對于半導(dǎo)體行業(yè)的小型化至關(guān)重要。石墨烯長期以來被期望成為終極防腐材料，但其真正的防腐性能仍存在很大爭議。具體來說，強(qiáng)電子耦合可以限制腐蝕性分子的界面擴(kuò)散，同時也可以促進(jìn)表面電偶腐蝕。近日，北京大學(xué)教授、2021年“科學(xué)探索獎”前沿交叉領(lǐng)域獲獎人劉開輝與上?？萍即髮W(xué)王竹君教授等合作者揭示了銅上雙層石墨烯的雙面各異摻雜機(jī)制，成功實現(xiàn)了對銅箔的超高效防腐——可在200 ℃下保護(hù)銅箔1000小時以上，達(dá)到了工信部《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》中要求的1000倍，有望拓展銅在高溫、高濕等極端環(huán)境下的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于Nature Communications上。
如此優(yōu)異的耐腐蝕性歸因于雙層石墨烯中重要的Janus摻雜效應(yīng)，其中重?fù)诫s的底層與銅形成強(qiáng)烈的相互作用以限制界面擴(kuò)散，而近電荷中性的頂層表現(xiàn)出惰性以減輕電偶腐蝕。
研究人員利用雙層石墨烯覆蓋，實現(xiàn)了高效（200 ℃下1000小時，室溫環(huán)境下5年）的銅表面腐蝕保護(hù)。并且，研究團(tuán)隊證明，此方法的有效性與銅的晶面、石墨烯的堆疊方式無關(guān)，且適用于高溫（高至600 ℃）、高濕（80 ℃水中浸泡）等多種環(huán)境，極大地擴(kuò)展了石墨烯原子級防腐涂層的應(yīng)用前景。
雙層石墨烯覆蓋銅的抗腐蝕性能
該技術(shù)有望為銅在氧化環(huán)境中的集成化應(yīng)用開辟道路，可能會擴(kuò)展銅在各種極端操作條件下的應(yīng)用場景，也為下一代電子器件和光電器件的微型化提供了新的機(jī)遇。
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