銀納米材料的可控制備與其在印制電子中的應(yīng)用.pdf

1、在現(xiàn)代科技的帶動(dòng)下,印制電路領(lǐng)域孕育出了一項(xiàng)全新的技術(shù)—印制電子。由于該技術(shù)可以將制備好的功能油墨直接打印在基板上形成所需的線路或器件,因此,較傳統(tǒng)工藝而言,其具備極大的優(yōu)勢(shì):操作方式更簡(jiǎn)便;靈活性更高;生產(chǎn)周期更短;資源及成本消耗更低;環(huán)境污染更小。雖然該技術(shù)目前只處于起步階段,但是憑借其多方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)受到了人們的熱捧,相信不久之后便會(huì)成為印制電路領(lǐng)域的一支生力軍。
　　正因?yàn)樵摷夹g(shù)尚不成熟,存在了諸多有待解決的問題,如:打印

2、設(shè)備比較稀缺;導(dǎo)電油墨的制備流程太為繁瑣;生產(chǎn)條件要求較為苛刻且產(chǎn)率較低;印制樣品不均勻,成品率較低;燒結(jié)需求溫度過高,易引起油墨中金屬的氧化及影響基材的性質(zhì)等。本文正是針對(duì)導(dǎo)電油墨制備及印刷過程中所遇到的一些主要問題開展了工作。以銀納米材料的液相制備作為研究的焦點(diǎn),以能夠大量產(chǎn)出用于制備納米導(dǎo)電油墨或?qū)щ娔z的單分散性銀納米材料為目的,以理論→試驗(yàn)→結(jié)果→總結(jié)→理論的循環(huán)遞進(jìn)方式為手段,盡量尋求一種簡(jiǎn)單、有效、低能耗、低成本的辦法以解決

3、這些問題,其主要內(nèi)容如下:
　　1)用乙二醇(EG)作溶劑、硝酸銀(AgNO3)做前驅(qū)體、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保護(hù)劑在160℃的環(huán)境下制備出了能夠于室溫下燒結(jié)的單分散性銀納米顆粒。其平均粒徑約90nm,呈現(xiàn)球狀。因該納米顆粒可以在Cl-的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)PVP的脫附作用,引發(fā)顆粒相互之間的自動(dòng)團(tuán)聚與熔合,使得整個(gè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性大幅度提高。而整個(gè)過程僅在室溫下即可進(jìn)行,因此是傳統(tǒng)燒結(jié)的最佳取代方式。最后本文用此方法印制出了導(dǎo)電性相當(dāng)于

4、塊狀銀16％的金屬線路。
　　2)在制備銀納米顆粒的過程中引入聚乙二醇(PEG)作為抑制劑,將其粒徑成功地控制在了37 nm左右,極大提高了顆粒在溶液中的分散性。由于粒徑更小、顆粒比表面能更大、更易形成緊密堆積,其在室溫?zé)Y(jié)中的表現(xiàn)更為出色。用其乙醇分散液印制的圖樣在室溫?zé)Y(jié)后能夠達(dá)到相當(dāng)于塊狀銀40％的導(dǎo)電性,且圖樣與基板的附著性更好。
　　3)通過液相法,以PVP為保護(hù)劑、AgNO3的EG溶液為前驅(qū)體,前期用HCl對(duì)晶種

5、進(jìn)行蝕刻與篩選,后期通過PEG加速反應(yīng)進(jìn)程,成功制備出了短軸約為40 nm,長(zhǎng)軸約為100 nm的橢球銀納米顆粒。因橢球顆粒依其各向異性的形貌,存在長(zhǎng)程相互作用,在其分散液固化的過程中能夠有效防止其被馬蘭哥尼對(duì)流帶至液面邊界形成環(huán)狀沉積,可以很好地抑制咖啡環(huán)效應(yīng)。用該橢球顆粒制備成導(dǎo)電油墨,可以直接印制出均勻整齊的圖樣,大大提高了印制效率,節(jié)約了印制成本。
　　4)本文提出一種快捷、便利、低成本、高產(chǎn)出的銀納米線液相制備新方法,并

6、成功制備出了單分散性的納米線,其長(zhǎng)度超過10μm,而直徑僅為40 nm。銀納米線的一維結(jié)構(gòu)完整,本身具有很好的導(dǎo)電性。用其印制的圖樣不經(jīng)燒結(jié)即可達(dá)到塊狀銀13％的導(dǎo)電率。室溫?zé)Y(jié)后其導(dǎo)電率更是可達(dá)塊狀銀的41％。由于其制備過程簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、污染小可以很好地用于導(dǎo)電銀漿的大規(guī)模生產(chǎn),以滿足市場(chǎng)需求。
　　5)著力研究了各種因素,如溫度、反應(yīng)時(shí)間、還原劑、保護(hù)劑、分散體系等對(duì)銀納米結(jié)構(gòu)的影響,最終制備出了了單分散性的銀納米立方材料。將