本发明属于金属箔单晶化，具体涉及一种应变协同制备大尺寸单晶金属箔的方法。
背景技术：
1、目前大多数商业金属箔为多晶箔，然而单晶金属箔具有更加优良的物理性能，比如，更好的导电导热性、更优异的柔性和延展性，同时，由于单晶金属箔没有晶界，表面原子取向一致，某些金属的个别晶面和石墨烯有着很小的晶格失配[cu(111):～3～4％；ni(111):～1％；co(0001):～2％]，可以作为大尺寸单晶新型二维材料(石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物等)的外延生长衬底，比如铜箔、镍箔、金箔等。例如，在cu(111)单晶衬底上外延生长石墨烯单晶薄膜，在au(111)衬底上外延生长单层mos2单晶薄膜等过渡金属硫化物二维材料，在ni(111)衬底上制备多层六方氮化硼单晶薄膜以及多层石墨烯单晶薄膜等。
2、合成单晶金属的传统方法是通过大块晶体生长(直拉法或布里奇曼法)，将单晶的籽晶作为初始的生长面，通过旋转缓慢地提拉处于熔融状态的材料，从而实现单晶的生长。目前也有研究工作报导在蓝宝石上沉积铜薄膜或者将铜箔退火形成单晶箔，比如温度梯度退火、无接触退火和循环抛光退火等。这些研究工作在单晶衬底制备方面取得了很好的成果。
3、然而，在蓝宝石上沉积铜等金属薄膜面临着蓝宝石衬底昂贵、磁控溅射设备稀有以及铜薄膜在高温退火的过程中容易缩聚形成不连续膜等问题；单晶金属箔退火的方法中，温度梯度退火需要精密的控温实验装置，该方法和无接触退火都需要原始铜箔具有特定的织构才能退火成单晶铜箔，循环抛光退火又有着复杂的操作，这些研究中涉及的操作、设备或者使用具有特定织构的多晶金属箔的复杂性阻碍了单晶金属制备方法的广泛应用。
4、如何提高金属单晶的尺寸、降低制备成本对于各种金属单晶的应用具有很重要的意义。因此，目前国内的金属材料研究领域仍需要提供能够大规模制备金属单晶的关键技术。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种应变协同制备大尺寸单晶金属箔的方法，本发明提供的方法能够适应于纯度较低(99％以上均可)的金属箔，得到具有低指数晶面的单晶金属箔，方法普适性强、简单高效、重复性高、成本低，可广泛用于制备大尺寸高质量的低指数晶面的单晶金属箔衬底，在新型二维光电材料外延制备领域有着巨大的应用潜力。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供了一种应变协同制备大尺寸单晶金属箔的方法，包括以下步骤：
4、将原始金属箔进行第一次退火处理，得到再结晶的多晶金属箔，所述原始金属箔的表面分布有压轧条纹，所述原始金属箔的宽边≥0.5cm；
5、将所述多晶金属箔进行辊压处理，所述多晶金属箔在厚度方向上发生压缩应变，得到应变金属箔；
6、将所述变形金属箔进行第二次退火处理，发生异常晶粒长大进行单晶生长获得大尺寸单晶金属箔，所述大尺寸单晶金属箔为具有低指数晶面的单晶金属箔。
7、优选的，原始金属箔包括铜箔、金箔、镍箔、银箔、钴箔、铂箔或钌箔。
8、优选的，所述原始金属箔的纯度≥99wt％。
9、优选的，所述原始金属箔的厚度≥10μm，宽度为0.5～30cm，长度为1～100cm。
10、优选的，所述第一次退火处理的温度为850～2000℃，时间为0.5～12h。
11、优选的，所述压缩变形量为0.1～15％。
12、优选的，所述第二次退火处理的温度为850～2000℃，时间为0.5～16h。
13、优选的，所述第一次退火处理和第二次退火处理在还原性气体气氛中进行，所述还原性气体包括惰性气体和氢气。
14、本发明提供了一种大尺寸单晶金属箔，由上述技术方案所述的方法制备得到，所述大尺寸单晶金属箔为具有低指数晶面的单晶金属箔。
15、优选的，所述大尺寸单晶金属箔的单晶晶面为111晶面或100晶面。
16、本发明提供了一种应变协同制备大尺寸单晶金属箔的方法，包括以下步骤：将原始金属箔进行第一次退火处理，得到再结晶的多晶金属箔，所述原始金属箔的表面分布有压轧条纹，所述原始金属箔的宽边≥0.5cm；将所述多晶金属箔进行辊压处理，所述多晶金属箔在厚度方向上发生压缩应变，得到应变金属箔；将所述变形金属箔进行第二次退火处理，发生异常晶粒长大进行单晶生长获得大尺寸单晶金属箔，所述大尺寸单晶金属箔为具有低指数晶面的单晶金属箔。本发明提供的方法先将原始金属箔进行第一次退火处理，将第一次退火后得到的多晶金属箔进行辊压处理，对金属箔施加一定量的应变，利用应变形成储存能，再进行第二次退火处理，应变能促使异常晶粒长大，从而获得大尺寸的单晶金属箔，可用作新型二维材料的生长衬底。本发明提供的方法能够适应于纯度较低(99％以上均可)的金属箔，得到具有低指数晶面的单晶金属箔，方法普适性强、简单高效、重复性高、成本低，可广泛用于制备大尺寸高质量的低指数晶面的单晶金属箔衬底，在新型二维光电材料外延制备领域有着巨大的应用潜力。
17、同时，本发明提供的方法不受限于原始金属箔的特定原始织构以及管式炉精密温度梯度的限制，可以对任意尺寸的多种原始金属箔进行处理，退火得到大尺寸的单晶金属箔，具有普适性强、简单高效、重复性高的特点，具有重要的实际应用价值。
18、进一步在，在本发明中，所述原始金属箔的纯度≥99wt％。相较于现有技术中只能够利用高纯度(99.99％以上)的商业镍箔，直接施加应力处理，然后进行高温退火，才只能够得到具有高指数晶面的单晶镍箔。本发明提供的方法适用于纯度较低(99％以上均可)的金属箔制备大尺寸单晶金属箔，本发明先将商业金属箔(纯度99％以上均可)的金属箔进行退火处理，得到再结晶后多晶粒分布的多晶金属箔，此时再施加辊压应力处理，最后再进行退火处理，能够得到低指数晶面(比如111晶面或100晶面)单晶金属箔，本发明提供的方法也适用于较低纯度的金属箔(99％以上均可)。在由多晶粒组成的多晶金属箔中，晶界达到了一种平衡稳定的状态，表面能不足以驱动晶界迁移使异常晶粒长大，而应变能的引入能够打破这种平衡状态，应变能与表面能协同作用，使低指数晶面的晶粒能够进行扩张迁移，进而形成大尺寸单晶金属箔。
1.一种应变协同制备大尺寸单晶金属箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，原始金属箔包括铜箔、金箔、镍箔、银箔、钴箔、铂箔、钨箔、铁箔或钌箔。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述原始金属箔的纯度≥99wt％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述原始金属箔的厚度≥10μm，宽度为0.5～30cm，长度为1～100cm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次退火处理的温度为850～2000℃，时间为0.5～12h。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述压缩应变变形量为0.1～15％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二次退火处理的温度为850～2000℃，时间为0.5～16h。
8.根据权利要求1、5或7所述的方法，其特征在于，所述第一次退火处理和第二次退火处理在还原性气体气氛中进行，所述还原性气体包括惰性气体和氢气。
9.一种大尺寸单晶金属箔，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的方法制备得到，所述大尺寸单晶金属箔为具有低指数晶面的单晶金属箔。
10.根据权利要求9所述的大尺寸单晶金属箔，其特征在于，所述大尺寸单晶金属箔的单晶晶面为111晶面或100晶面。
