合肥华清研发团队在5G领域碳纤维金属化表面改性新材料取得重大突破

时间：2020-05-14 15:43:45 来源：作者：网络

原标题：合肥华清研发团队在5G领域碳纤维金属化表面改性新材料取得重大突破

一、碳纤维金属化重大突破

华清研发团队在碳纤维金属化表面改性研究处理过程中发现了一种改性材料可在碳纤维表面形成一层洁净催化过渡表面。该种材料通过氧化、络合吸附、还原在碳纤维表面形成一层具有催化活性中心，从而使金属化（化学镀、电镀）过程中形成的晶体或非晶体在活性中心附近生长，形成镀层。同时该种材料形成的涂层可在碳纤维与镀层之间起到一个化学媒介的作用，将两者牢固地连接在一起，在源头上解决碳纤维金属化技术瓶颈问题。

二、碳纤维的特性及金属化的难题

碳纤维具有轻量化、高强度、高模量、低密度、高屏蔽、耐腐蚀、耐高温等高比性能，同时碳纤维材料还具有与一般碳素材料不同的特性，其外形柔软，可做成各种织物。但其导电性有待提高，通过对碳纤维的表面进行金属化处理，可以提高其导电性能，而且碳纤维原有的优点保持不变。通常情况下，碳纤维表面金属化采用的工艺为化学镀以及电镀。

但由于碳纤维具有表面光滑、疏水性和表面惰性等因素，金属层与基材之间没有很好的物理或化学结合位点，从而出现两者粘结力不强的弊端，在宏观上就表现为金属层覆盖不全、容易起泡、容易剥落等现象。

因此，在对碳纤维表面进行金属化之前，必须对其表面进行改善处理。传统的前处理工艺包括高温除胶、粗化、敏化和活化几个步骤，工艺过程繁多、需要消耗大量的贵金属、成本高，同时无法满足碳纤维在高端电子产品金属化需求，制约了碳纤维在电子产品、航空航天等高端领域的应用。

三、5G领域碳纤维金属化应用

随着信息技术产业化的快速发展以及5G时代的到来，电子产品在人们的日常生活中越来越普及。厂家追求电子产品的轻型化，普遍采用塑料壳体代替原来的金属壳体，但这样降低了屏蔽性能，进而形成一种新的污染——电磁辐射污染。碳纤维是电磁增强防护复合材料的首选材料。碳纤维金属化后，其导电性能提高可达到吸波、屏蔽功能；广泛应用于手机、印制电路板、电子及通讯基站、军用材料、生物材料、航空航天等领域。

5G基站

5G手机

印制电路板

军用无人机

人造航天器

工艺流程如下：

清洗→改性材料→化学镀及其它电镀

通过该技术可在碳纤维表面得到一种致密性好、粘合性好的铜镀层。

四、技术展望

随着本产品的研究深入，本产品可应用于陶瓷、镁合金、PET薄膜、电真空玻璃等低表面能基材表面。

1、陶瓷

功能陶瓷材料已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能、生物工程等众多领域显示出广阔的应用前景。

陶瓷在一些应用中必须进行表面金属化，并要求镀层与基体之间具有优良的附着力、可焊接热等性能。但陶瓷材料作为电热的不良导体，直接进行金属化具有很大的困难，必须经过一系列的前处理，来改善表面状态，才能获得金属镀层。

华清团队研发的改性材料可用于陶瓷金属化预处理。提高镀层与陶瓷之间的结合力。

2、镁合金

镁合金由于重量轻，比强度和比刚度高，还具有优良的薄壁成型性能和可再生性能，以及热传导性能高，电磁屏蔽作用好、抗电干扰性能高等优点，非常适合于3C类产品及电动车及汽车零件的要求，在电子产品发展中具有日益重要的作用。但镁合金耐蚀性差是制约其进一步推广使用的主要原因。对镁合金表面进行金属化是提高镁合金行之有效的方法。

华清团队研发的改性材料可在镁合金表面形成一层兼具保护和催化活性的涂层，可为后续金属化提供了基底；该涂层的形成省去了原有的酸浸和活化步骤，减少了基体金属的损耗。

3、PET薄膜

PET薄膜适用于手机、液晶显示、薄膜视窗、光学触摸屏、电子玩具薄膜线路、软性线路板印刷、FPCB软性线路板耗材等领域。但普通PET薄膜不能完全满足这些领域的要求，因此必须根据不同的使用领域，从不同的角度对PET进行必要的改性。

华清团队研发的改性材料可应用于PET薄膜表面，提高其硬度、透光性、粘附性、耐水性、抗菌性能。

4、电真空玻璃

电真空玻璃广泛应用于真空电子技术、微电子技术、激光和红外技术、电光源、高能物理等方面。在制造电真空器件中，玻璃—金属封接是获得气密性好电真空器件的关键技术之一。由于玻璃脆性大、不能塑性变形，与金属性质差异大，为获得玻璃和金属的气密性封接，首先必须解决玻璃金属化问题。但玻璃不具有催化活性，在金属化必须对其进行前处理。