《超剛性改性“巴基紙”材料的製備與性能研究》是依託上海交通大學，由胡南滔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超剛性改性“巴基紙”材料的製備與性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡南滔
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在利用巴基紙中超強碳納米管的增強筋結構和剛性玻璃碳的連續超硬特性，設計出由單一輕質C元素組成的自支撐超剛性改性 巴基紙。在已有的前期研究工作基礎上，擬研究和完善玻璃碳/碳納米管界面及微結構控制的關鍵難點問題，通過探索複合結構中碳納米管的組分、分布、取向、網路結構、界面相結構與複合結構性能間的關係，揭示其內在規律；探索複合構型在外載荷作用下的載荷傳遞、變形、破壞行為及其與複合結構、材料基本屬性的關係，建立高模量高硬度基體材料的碳納米管增強機制，以用於指導超剛性自支撐輕質改性巴基紙的設計、製備和套用，為製備和套用剛性、低成本（高性價比）的改性巴基紙材料建立智慧財產權基礎。研究成果涉及的改性巴基紙可代替製備工藝複雜、成本高的金剛石薄膜，用於高能射線視窗、x射線掩模基膜等科技領域，具有良好的經濟價值和套用前景。
結題摘要
本項目針對積體電路工業領域x射線光刻掩模發展中金剛石薄膜基膜存在如下瓶頸：（1）製備工藝、技術複雜；（2）成本高；（3）在保證可觀x射線透過率的薄膜厚度（x射線掩模基膜用金剛石薄膜厚度一般為數微米以下）條件下，無法得到完全自支撐薄膜（需要矽基底支撐，無支撐時薄膜容易發生畸變，增加加工難度）等缺點，旨在利用超強碳納米材料的增強筋結構和剛性玻璃碳的連續超硬特性，設計出由單一輕質C元素組成的自支撐超剛性改性玻璃碳薄膜。項目的研究從碳納米材料的修飾處理入手，實現了碳納米管的良好分散，經Hummers法大量製備出單一剝離、尺寸可控的氧化石墨烯片層，並利用各種還原劑有機分子來實現石墨烯在有機溶劑中的均勻分散，並將修飾碳納米材料與前驅體材料（聚醯亞胺基體）複合來實現碳納米材料在前驅體材料中的均勻分散，從而製備得到了力學性能大幅增強的複合薄膜前驅體材料。進一步進行高溫碳化處理，得到了力學增強的碳納米材料/玻璃碳複合薄膜。利用碳納米材料優異的力學性能，結合玻璃碳基體薄膜的高剛性、高x射線透過率及表面平整連續等特性，得到的由全碳輕元素組成的複合薄膜。由此設計製備的超剛性輕質玻璃碳薄膜具有工藝簡單、成本低、無支撐、x射線透過率高（經測試與預測分析，100 μm厚的薄膜，其x射線透過率達到90%以上）等優勢，同時具有與金剛石薄膜接近的綜合性能，因此，有望作為x射線掩模基膜材料得到套用。
