Page 14 - 《真空与低温》2026年第1期
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高 科等：复合铜集流体制造工艺及其支撑层改性方案综述                                         11


              体设备商研制“等离子体清洗-磁控溅射”一体化生                           Cubic，FCC）结构，且原子半径和电负性都最接近，
              产线，以确保聚合物和金属层间的牢固结合。                              可于界面处形成固溶体的溶解度更大，因此促进基
                  （3）化学刻蚀                                       底和   Cu 之间的结合效果最好。Yin 等            [64]  依次在基
                  热化学处理，也是一种适用于聚合物原位改性的                         底上热蒸镀       Al 涂层（0.86 nm）和   Cu 层（1.29 µm）制
              方案，通过溶剂渗入          PP  基膜表面的孔隙中刻蚀得                备柔性电极，发现缓冲涂层的引入促进                    Cu 的完整
              到纳米纹理化结构并产生可以和金属配位的亲水                             生长结晶，降低残余热应力，并极大地提高了铜与
                                                         [58]
              基团，以成本低、设备简单和易于规模化生产著称 。                          基底之间界面结合力。而              Wang 等  [65]  引入  Al 等中
                  Umran 等  [59]  对双向拉伸  PP  基膜进行优化浓度            间层，低沉积温度下使用            HiPIMS  技术发现     Al 很难
              磷酸刻蚀，引发结晶度和粗糙度的适度增加，产生                            与聚合物基底形成          Al-C  键，不利于增强黏合强度，
              浅陷阱，有利于降低界面电荷衰减，延长使用寿命。                           而  Cr 等金属中间层表现出良好的结合效果。
              在高电热应力下，磷酸基团反应强烈，有助于形成                                 （2）薄高分子涂层
              额外的交联，进一步增强薄膜机械强度。Regis                                Chashmejahanbin 等  [66]  对  PP  表面在不同等离
              等  [60]  用氢氧化钠处理可以显著改变            PP  网的表面        子体/丙烯酸溶液处理后的涂层黏附性进行研究，
              特性，提升表面能和润湿性，增加粗糙度，并且可保                           中和酸性后会使         PP  表面丙烯酸接枝程度更高，功
              持其机械完整性。Alaburdaite 等         [61]  通过使用铬酸、       能修饰效果更好。PP          表面涂覆丙烯酸酯类黏合剂
              硫酸和磷酸的混合物在高温下短时间（20 min）处                         能一定程度上增强结合力 ，聚多巴胺（Polydo-
                                                                                          [28]
              理  PP  薄膜，可以将表面的氢原子转化为极性基团，                       pamine，PDA）涂层已被用于功能化各种聚合物，赋
              如羟基和羧基。Favaro 等         [62]  采用高锰酸钾和盐酸           予其强附着力。Lee 等          [67]  发现对各种基材进行简
              溶液组合同样也可以对聚合物的表面形态以及化                             单浸涂后就能形成涂层，并能通过大分子接枝、金
              学结构进行改变，但发现            200 µm  厚  PP  薄膜的热稳       属离子还原等进一步二次反应。但受限于成本昂
              定性降低。                                             贵，无法进行大规模应用，经常用性质类似的多酚
                  尽管化学刻蚀方法简单经济，但因为强酸、强                          类化合物替代使用。Qiu 等            [68]  通过邻苯二酚和聚
              碱氧化试剂会对         PP  基膜表面的刻蚀程度过大而出                 乙烯亚胺共沉积改性           PP  微孔膜，赋予基膜优异的
              现较大粗糙度，导致基底在磁控溅射等方式沉积铜                            亲水性和高表面电荷。Wang 等             [69]  研究开发了一步
              层时未能完全覆盖而有孔隙，同样也会一定程度上                            法单宁酸（Tannic Acid，TA）和       3-氨基丙基三乙氧基
              降低金属层与基膜的黏合强度。此外，在聚合物加                            硅烷（3-Aminopropyltriethoxysilane，APTES）涂层，在
              工过程中还需要进行清洗和干燥等程序，这必然会                            PP  基膜表面能组装具有丰富             TA  亲水基团的纳米
              增加单次表面处理操作的加工成本，同时还存在产                            球（图   12），同时增加      PP  基膜的粗糙度和极性，对
              生危废需要处置的问题。                                       PP/Cu 的界面强化具有借鉴意义。而                Ouyang 等 [50]
               2.2.2 涂层功能修饰方案                                   研究超轻     PASC  基复合铜集流体（图          13（a））时发现
                  针对   PP  基膜表面原位改性处理存在不同程度                     磁控溅射铜层时         Cu 与基底上的      C=O  基团以及     N-
              上以牺牲基底的本征性能和结构完整性为代价来                             H  基团会产生强配位，进一步提升复合集流体的稳
              强化   PP/Cu 界面的问题，对基膜的断裂伸长率、热                      定性。因此，TA        在  Tris HCl 等溶剂中被氧化后产
              稳定性等方面造成不良影响。因此，在                    PP  支撑层      生的醌中的       C=O（图   13（b））以及   APTES  中的   N-H
              上添加致密涂层（薄高分子涂层、薄金属层等）作为                           能与   Cu 之间形成配位（图         13（c～d）），来强化支撑
              功能修饰，以增强支撑层与导电层间的分子间作用                            层与导电层的结合。
              力或化学键合的涂层强化法均有一定的可行性。                                  Wang 等  [70]  通 过 引 入  Ag 增 加 对  TA  的 氧 化 ，
                                                                                           +
                  （1）薄金属涂层                                      研究   PP  基底上的    TA-APTES  涂层的二次反应，得
                  Wang 等  [63]  选择  Ni、Al、Cr 等金属作为中间层           到的银纳米颗粒增加了拓扑粗糙度（图                      13（e））。
              材料，利用高功率脉冲磁控溅射技术在等离子体预                            Kim  等  [71]  分析  TA  羟基红外位移发现，TA       结构中
              处理后的聚合物基底上进行金属层的沉积。发现                             的酚羟基会转变形成           C=O  基团，这一方面促进          TA
              中间层    Ni 能使  Cu 原子沉积不再孤岛式生长，同时                   与  APTES  通过迈克尔加成或席夫碱反应形成交联
              促进   Cu 晶粒形核，抑制晶粒长大，提高致密度和附                       结构，利用      APTES  骨架强化     TA  基黏合层的内聚
              着力。由于其和        Cu 均为面心立方晶格（Face Center            力；另一方面，Veisi 等       [72]  发现  C=O  官能团可以与
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