铜合金具有出色的导电和导热性能,已经成为电子和能源系统中不可或缺的先进基础材料。然而,氧化和腐蚀行为,将会限制铜合金的长期可靠性,且现有的防护策略,通常需要高温或多步加工。
近日,马里兰大学任申强教授/胡良兵教授,张俊等联合劳伦斯伯克利国家实验室郑海梅教授等在Science上发文,报道了一种分子反应策略,可在低于150°C的条件下,将铜前驱体转化为金属铜,同时生成超薄的碳质与亚铜表面钝化层。
基于邻苯二酚的配体可介导铜的还原,实现低温颗粒间融合,并赋予表面钝化特性,从而制备出兼具低电阻率和卓越稳定性的柔性铜材料(在酸性溶液中耐受超过1000小时,在硫化物超过200小时,在140°C高温下超过240小时)。
该分子反应策略,解决了导电性、耐腐蚀性和可加工性之间长期存在的权衡难题,为下一代柔性电子和能源系统开辟了新路径。

第一作者:Jun Zhang,Qiubo Zhang,Qikun Feng
通讯作者:Haimei Zheng,Liangbing Hu,Shenqiang Ren
通讯单位:马里兰大学,劳伦斯伯克利国家实验室

图1:低温分子钝化法用于铜耐腐蚀导电网络的构建。

图2:铜墨水在空气中热处理过程中的烧结工艺及结构演变。

图3:铜导电网络的微观结构与界面表征。

图4:基于CuOM油墨制备的钝化铜表面钝化特性及其应用研究。
该项研究开发了一种导电铜墨,利用微小的还原性分子配体,在常温下于 100°至 150°C 温度范围内,介导甲酸铜的原位分解。导电铜墨打印后,在铜表面上,残留的有机残留物可作为一道防护屏障,抵御氧化和腐蚀。
胡良兵Liangbing Hu,马里兰大学帕克分校教授。2002年中国科学技术大学少年班本科,2007年加州大学洛杉矶分校获博士学位。2006年共同创立Unidym公司,从事基于碳纳米管的柔性透明电极的大规模生产及其用于触摸屏、柔性OLEDs、太阳能电池。2009-2011年,斯坦福大学崔屹课题组博士后。研究方向:纳米材料和纳米结构,大规模纳米制造,储能器件如固态电池、钠离子电池,印制电子。目前已经发表了250多篇研究论文,这是第四次登上Science封面。
Jun Zhang et al. , A molecular pathway to corrosion-resistant printable copper. Science 392, 766-770 (2026). DOI:10.1126/science.aed4488
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