【摘 要】
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金属铜的应用十分广泛,在电工、通信、机械制造、建材和国防工业等领域均有应用,因此属于十分重要的资源。但是,在我国金属铜供不应求,属于稀缺资源。电解铜是制备铜金属的重要方法之一,然而,在电解铜过程中,会因为阴极板边缘等高曲率界面会出现电场线弯曲以及电解液的扰动,使得极板边缘的非线性非平衡态特征十分明显,从而产生复杂的铜分形结构。铜分形结构所具有高比表面积、短的电荷转移路径以及良好的导电性等特点,使得
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金属铜的应用十分广泛,在电工、通信、机械制造、建材和国防工业等领域均有应用,因此属于十分重要的资源。但是,在我国金属铜供不应求,属于稀缺资源。电解铜是制备铜金属的重要方法之一,然而,在电解铜过程中,会因为阴极板边缘等高曲率界面会出现电场线弯曲以及电解液的扰动,使得极板边缘的非线性非平衡态特征十分明显,从而产生复杂的铜分形结构。铜分形结构所具有高比表面积、短的电荷转移路径以及良好的导电性等特点,使得其在催化剂、传感器、能量存储、光热器件等领域具有良好的应用。因此,对电解铜中分形生长进行调控十分重要。本论文以金属铜电沉积过程中的分形结构生长行为为调控目标,探究在多场条件下电沉积条件对分形结构形貌的影响,揭示分形结构的生长规律;为简化分形结构生长特征,将其限域在二维上进行研究;并以铜分形结构为基底,通过原位氧化煅烧,在Cu分形结构上负载氧化铜纳米线,制备出Cu O/Cu分形结构光热材料,研究其所具备的光热性能特征,并探索其应用前景。本论文的研究重点主要包括以下三个方面:（1）针对平面的二维薄层Cu分形结构的分形生长,通过薄层反应器,系统地探究外控生长条件,如电流强度、生长时间和电解液浓度等,对2D-Cu分形结构形貌的影响;通过引入离子的电场定向电迁移对DLA模型进行修正,并利用MATLAB模拟2D-Cu分形结构的电沉积过程,提出分形生长机理;通过原位氧化煅烧制备出Cu O/2D-Cu分形结构光热材料,并探索了该光热材料所具有的光热性能。结果表明,在表观面积仅为0.15 cm~2情况下,Cu O/2D-Cu分形结构光热材料温度可达到34℃。（2）针对三维Cu分形结构的分形生长,通过浸入式反应器,在纤维上电沉积生长三维阵列的铜分形结构。系统地探究电流强度、电沉积时间以及电解液浓度对3D-Cu分形结构的形貌影响;以3D-Cu分形结构为基底,通过原位氧化煅烧,在3D-Cu分形结构上负载Cu O纳米线,制备出Cu O/3D-Cu分形结构光热材料;结合传统的刺绣的手法将纤维结构的Cu O/3D-Cu分形结构光热材料与织物结合,制备具有光热效应的柔性可穿戴织物;通过调节光热纤维的数量,可以将整个光热织物的温度调节在35-65℃范围内。（3）针对三维Cu-Ni分形结构的生长,通过浸入式反应器,成功在纤维上电沉积获得了三维阵列的铜镍分形结构。系统地考察了电沉积电压、电解液中铜离子与镍离子的浓度比等生长条件对3D-Cu-Ni分形结构形貌的影响。初步探究铜镍分形结构所具有的催化性能。
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