金属箔的剥离方法及剥离系统与流程

本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种金属箔的剥离方法及剥离系统。

背景技术：

1、金属分为单晶和多晶。相比于多晶金属，单晶金属更能反应材料的本征性能。比如单晶金属具有更高的热导率、延展性、电导率、蠕变抗力等。单晶金属的优异性能，使其不仅在科学研究上具有重要价值，同时在工业生产中获得了广泛的应用。

2、传统上，采用提拉法或干锅下降法，可以制备铸锭单晶金属，比如单晶铜、单晶金、单晶银、单晶铝等。利用定向凝固的方法，可以制造具有特殊轮廓的单晶体，比如制造具有抗热冲击性能、较长疲劳寿命、较高蠕变抗力的燃气涡轮发动机、飞机发动机所需要的单晶叶片。利用晶粒异常长大的方法，可以制备单晶金属箔材，比如单晶铜箔、单晶镍箔、单晶铂箔、单晶钯箔等。以上方法都有一个共同特点，即需要把金属在熔点附近做高温处理，才能转变为单晶。这导致单晶金属制造工艺复杂，生产成本高昂。基于这一现状，发明一种在常温下制备单晶金属的技术，不仅具有重要的科学意义，同时具有重要的工业应用价值。

3、以单晶金属为基底，利用电镀的方法，电沉积与基底元素相同的金属，或电沉积与基底晶格常数差异较小的金属元素，可以制备外延单晶电镀层，实现在室温下制备单晶金属。比如单晶铜上电镀外延单晶铜镀层，在单晶镍上电镀外延单晶镍镀层等。根据电镀的基本原理可知：电镀层是以原子的形式电沉积在单晶金属基底上形成的。由于电沉积原子与基底晶格常数相同、或相近，使得电镀层与单晶基底为原子级无缝结合，会形成金属键。这导致电镀层与基底结合力极强。目前，尚无有效方法把单晶金属箔直接从单晶基底上剥离下来。由于单晶金属箔无法从单晶基底上剥离下来，这使得我们在利用电镀方法制备单晶金属时，单晶金属基底仅能使用一次，无法重复使用，这大大提高单晶金属的制造成本。

4、此外，当金属基底为多晶时，电镀与基底元素相同或晶格失配较小的元素时，由于晶体结构的关联性，同样可以在基底金属与电沉积的金属薄膜界面上形成金属键，因此同样存在电镀金属薄膜较难剥离的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供一种金属箔的剥离方法及剥离系统，其能够将现有的难剥离的金属箔自基底剥离，操作容易，并且基底能够重复使用，降低金属箔制造成本。

2、第一方面，本申请实施例提供一种金属箔的剥离方法，其包括：

3、获得基底，基底包括基底本体以及过渡层，过渡层覆盖于基底本体的部分表面，过渡层与基底本体可拆卸连接或者过渡层为形成在基底本体上的二维导电材料；在基底的表面生长金属薄膜，金属薄膜包括在过渡层的表面生长的第一金属薄膜，以及与第一金属薄膜一体成型且在基底本体的表面生长的第二金属薄膜；以过渡层作为剥离接口开始剥离处理，以使已剥离的第一金属薄膜带动第二金属薄膜从基底本体上剥离，获得金属箔。

4、本申请提供的金属箔的剥离方法，无论基底本体和形成在基底本体上的第二金属薄膜的晶格常数是否差异很大，均能够实现将第二金属薄膜从基底本体剥离下来，实现将现有的难剥离的金属箔自基底剥离，操作容易。

5、在一些实施例中，金属薄膜生长方法包括电镀、磁控溅射、分子束外延或分子蒸发沉积。

6、可选地，过渡层与基底本体电性连接，金属薄膜生长方法包括：采用电镀的方式在基底的表面生长金属薄膜。

7、在一些实施例中，基底本体的表面为单晶金属，金属薄膜为单晶金属薄膜，且单晶金属薄膜晶面指数与单晶金属基地保持一致。

8、可选地，金属薄膜与单晶金属的成分相同；或者，金属薄膜与单晶金属的晶格失配在10％及以内。

9、可选地，晶格失配的晶格失配的金属薄膜和单晶金属分别为铜和镍。

10、可选地，金属薄膜的成分包括铜、铝、镍、金、银、铂、钯、铁、锌、钴、锰单质及合金中的至少一种。

11、在一些实施例中，过渡层与基底本体可拆卸连接，剥离处理包括：自基底本体剥离过渡层以获得剥离的第一金属薄膜。

12、可选地，剥离方法包括：当金属薄膜的厚度大于等于0.1μm，可选为3μm-5mm时，开始剥离处理。

13、第二方面，本申请实施例提供一种实施上述剥离方法的金属箔的剥离系统，其包括基底、生成机构以及剥离机构；生成机构用于在基底的表面生长金属薄膜，金属薄膜包括在过渡层的表面生长的第一金属薄膜，以及与第一金属薄膜一体成型且在基底本体的表面生长的第二金属薄膜；剥离机构被配置为以过渡层作为剥离接口开始剥离处理，以使剥离的第一金属薄膜带动第二金属薄膜从基底本体上剥离。

14、本申请提供的金属箔的剥离系统，无论基底本体和形成在基底本体上的第二金属薄膜的晶格常数是否差异很大，均能够实现将第二金属薄膜从基底本体剥离下来，实现将现有的难剥离的金属箔自基底剥离，操作容易。

15、在一些实施例中，生成机构为电镀机构，电镀机构包括槽体，基底作为电镀机构的阴极设置于槽体内，过渡层与基底本体电性连接，槽体用于储存溶解有镀层金属的电解液。

16、可选地，基底本体呈圆柱形，基底本体绕其轴线可转动地设置于槽体内。

17、可选地，过渡层设置于基底本体的侧壁且沿基底本体的轴线延伸。

18、在一些实施例中，基底本体的表面为单晶金属。

19、在一些实施例中，二维导电材料包括石墨烯或过渡金属硫族化合物。

20、在一些实施例中，过渡层可拆卸设置于基底本体，过渡层包括导电铜胶带、导电铝胶带中的至少一种。

21、在一些实施例中，剥离系统还包括抛光机构，抛光机构被配置为对剥离金属薄膜的基底本体进行不改变表面单晶性以及晶面指数的抛光作业。

22、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种金属箔的剥离方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述金属薄膜生长方法包括电镀、磁控溅射、分子束外延或分子蒸发沉积；

3.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述基底本体的表面为单晶金属，所述第二金属薄膜为单晶金属薄膜；

4.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于，所述过渡层与所述基底本体可拆卸连接，所述剥离处理包括：自所述基底本体剥离所述过渡层以获得剥离的所述第一金属薄膜；

5.一种实施权利要求1-4任意一项所述的剥离方法的金属箔的剥离系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述生成机构为电镀机构，所述电镀机构包括槽体，所述基底作为所述电镀机构的阴极设置于所述槽体内，所述过渡层与所述基底本体电性连接，所述槽体用于储存所述电镀金属薄膜的电解液；

7.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述基底本体的表面为单晶金属。

8.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述二维导电材料包括石墨烯或过渡金属硫族化合物。

9.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述过渡层可拆卸设置于所述基底本体，所述过渡层包括导电铜胶带、导电铝胶带中的至少一种。

10.根据权利要求5-9任意一项所述的剥离系统，其特征在于，所述剥离系统还包括抛光机构，所述抛光机构被配置为对剥离金属薄膜的基底本体进行不改变表面单晶性以及晶面指数的抛光作业。

技术总结
本申请提供一种金属箔的剥离方法及剥离系统，涉及材料领域。剥离方法包括：获得基底，基底包括基底本体以及过渡层，过渡层覆盖于基底本体的部分表面，过渡层与基底本体可拆卸连接或者过渡层为形成在基底本体上的二维导电材料；在基底的表面生长金属薄膜，金属薄膜包括在过渡层的表面生长的第一金属薄膜，以及与第一金属薄膜一体成型且在基底本体的表面生长的第二金属薄膜；以过渡层作为剥离接口开始剥离处理，以使已剥离的第一金属薄膜带动第二金属薄膜从基底本体上剥离，获得金属箔。其能够实现将现有的难以剥离的金属箔自基底剥离，降低剥离难度。

技术研发人员：李兴光,黄智,刘开辉,何梦林,王恩哥
受保护的技术使用者：松山湖材料实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15