无机纳米导电材料在柔性印刷电子中的应用

印刷电子技术起源于可溶液化的有机电子材料,而无机纳米导电材料的兴起推动了印刷电子的快速发展。无机纳米导电材料包括金属、碳材料等导体,以及硅、锗、金属氧化物等半导体。本文概述了无机纳米导电材料在印刷电子领域的发展历程,综述了无机纳米导体材料的性质和油墨化技术,包括可印刷纳米金属材料、碳材料、液态金属以及MXene,并介绍其在柔性与印刷电子领域中的应用。最后指出了可印刷无机纳米导电材料存在的问题及其在柔性与印刷电子领域的发展趋势。

纳米银印刷电路低温烧结研究进展

纳米银导电油墨是目前应用较多的金属系导电油墨。由于织物、纸张、塑料等柔性电路基底耐热性差,印刷电路的低温烧结(<200℃)乃至室温烧结,已经成为研究热点。结合文献报道及课题组工作,本文讨论了纳米银及其制备技术;分析对比了几种低温烧结技术,重点考察了化学烧结。相对其他烧结技术,化学烧结适用范围广、操作简单、高效节能,通过配体交换法可得到电阻率为1.21×10^(-7)Ω·m的纳米银印刷电路;光子烧结时间短,效率高,但价格昂贵;电烧结选择性强,受制于电热转换;微波烧结具有较高的选择性,但耗时长,且烧结效果与纳米颗粒的大小密切相关;等离子体烧结要求真空条件,设备复杂,烧结时间长。总体上,选择具体印刷电路的低温烧结方式,要综合考虑导电油墨、印刷电路和基材等因素。

纳米银导电膜的制备及其光谱学分析

为了以温和的化学反应制备纳米银导电膜,在PET薄膜上涂布柠檬酸银乳液,并用抗坏血酸（Vc）还原,用红外光谱仪、紫外-可见光分光光度计、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜、原子力显微镜等,研究柠檬酸银乳液及其还原涂层的微观形貌、晶体结构和导电性能。发现PVP保护的柠檬酸银乳液粒径分布在60-150 nm。银膜的UV-Vis吸收峰位于430 nm,表明其具有纳米结构。XRD分析表明,还原后的涂层形成了不完整的银晶体,水洗比乙醇处理更能促进柠檬酸银的彻底还原和银膜的晶型完善,降低银膜表面电阻。

柠檬酸银纳米乳液的合成与表征

为了制备纳米层级有机酸银乳液，并考察其在制备纳米导电银膜方面的应用，在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）存在的条件下，于水中通过硝酸银与柠檬酸钠反应，合成了柠檬酸银纳米乳液。将柠檬酸银纳米乳液涂布在PET片基上，并用抗坏血酸（Vc）水溶液对其进行还原，制备了纳米导电银膜。通过红外光谱仪、热分析仪、X射线衍射仪、激光粒度仪、紫外．可见光分光光度计、扫描电镜（SEM）等，对柠檬酸银纳米乳液，以及导电银膜性能进行了测试和表征。发现PVP保护的柠檬酸银乳液，粒度分布均匀。SEM观察表明，柠檬酸银呈长径比为5：1的棒状生长，直径约为20nm。银膜的UV-Vis吸收峰位于430nm，表明其具有纳米结构，表面电阻为2.42kΩ/cm。

纳米银胶的合成及其应用性能研究

为了合成纳米银胶并考察其在制备导电银膜方面的应用性能，在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）保护下，利用抗坏血酸（Vc）还原柠檬酸银纳米乳液，合成了纳米银胶，并将其用迈耶棒涂布在支持体上制备了纳米导电银膜。考察了不同Vc用量对合成纳米银胶反应程度，以及水浸泡与加热烧结两种后处理手段对银膜表面电阻的影响。XRD分析结果表明，Vc过量1倍反应进行彻底，产物纯净、无副产物；TEM与UV-Vis测试表明，合成的纳米银胶粒径分布在10～50nm，无明显团聚现象；通过对水浸泡前后银膜进行FTIR测试表明，副产物溶解使纳米银膜更加致密的排列，降低了其表面电阻；DSC、TG结果表明，纳米银的低熔点特性与有机物的分解，使得纳米银膜的表面电阻在烧结过程中大幅降低。

导电油墨在RFID中的应用研究

RFID即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象，并获取相关数据，识别工作无须人工干预．可在各种恶劣环境下工作。RFID的智能化技术带来了工作效率的大幅提高，其市场前景被业内人士广泛看好．IDTechE×指出．2007年全球RFID标签的销售量是17.4亿枚．2008年将达到21．6亿枚．到2015年将会有超过4000亿枚RFID标签被贴在各类货物中，全球RFID市场产值将达到250亿美元。

导电油墨及其应用技术进展

印刷电子是将传统印刷工艺应用于电子产品制造的新型工艺技术,导电油墨是印刷电子关键材料之一,受到了人们的广泛关注。为了全面了解并把握导电油墨及其应用发展动态,本文结合近年来导电油墨领域文献及研究工作情况,综合分析了导电油墨的分类、构成以及其印刷工艺技术和印刷装备情况,指出导电油墨的主要发展方向在于既要开发新型功能材料(如碳纳米管、石墨烯等)在导电油墨中的应用技术,又要提高印刷成膜后导电材料间的互联性能,解决印刷电路与其它器件间的连线问题。

柔版印刷金属网栅光电性能研究

为满足日渐增加的电磁屏蔽要求，设计了一种透明基材上柔版印刷电磁屏蔽用金属网栅，研究了影响金属网栅透光率与电磁屏蔽特性的主要因素。首先从理论分析入手，计算并分析金属网栅结构参数（线宽、周期、占空比）等对透明导电金属网栅透光率及电磁屏蔽效能的影响；接下来利用柔版印刷方式制备周期为300、400μm线宽为20、30、40μm的金属网栅，测试了在7、10、13 GHz3个频点处电磁屏蔽效能以及300~1000 nm波段的紫外-可见透过率。测试与分析结果表明：金属网栅在紫外-可见光波段透过率在70%~80%之间，且随周期/线宽增大而分别增大/减小，电磁屏蔽效能最高达到了15 dB以上。结果显示，网栅的光电特性是矛盾的，线宽与周期越小电磁屏蔽效果越好。

不同分散手段和反应条件对合成酚醛环氧树脂微胶囊的影响

以交联后的酚醛环氧树脂作为囊壁，溶有分散蓝的二芳基乙烷作为囊芯，通过界面聚合法制备了酚醛环氧树脂微胶囊。探讨了反应过程中电动搅拌和高速分散对微胶囊合成的影响，并使用扫描电镜和激光粒度仪对微胶囊表面形貌、结构、囊壁厚度和粒径分布进行了表征和测试。通过调节电动搅拌机转动速度，能够制得粒径100～500μm的微胶囊；通过高速分散器分散乳液，调节不同反应时间和温度，可制得粒径10～100μm的微胶囊。制得的微胶囊粒径分布均匀，密封性好，囊壁厚度在50nm左右。

3D打印矿化胶原基骨修复体降解及其生物学性能研究

本研究将仿生学方法制备的纳米晶矿化胶原(nHAC)与聚乳酸(PLA)复合制备原材料,用于熔融挤压堆积成型(FDM)法制备骨修复体。采用碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测细胞ALP活性,扫描电镜观察细胞与材料间的相互作用,并观察到细胞出现黏附增殖。在动物实验中,植入个性化的仿生骨修复体,结果显示复合骨修复体逐渐降解并被新长出的骨组织所取代。实验表明了3D打印的骨修复体及制备的nHAC/PLA复合线材降解性能好,具备良好的细胞黏附和细胞相容性且细胞毒性较小,并能促进成骨细胞的增殖,从而促进骨愈合。

液相化学还原法制备片状银颗粒的影响因素及研究进展

片状银颗粒具有独特的电性能、光性能等优良性能,近年来,在各个领域引起了广泛的关注。液相化学还原法具有反应条件可控、利于量产的优势,被广泛用于片状银颗粒的制备中。本文首先介绍了在液相化学还原法中片状纳米银颗粒的生长机理,分析了各反应条件,例如pH值、晶种、表面活性剂、硝酸银浓度等对生成片状银颗粒的影响。综述了国内外利用液相化学还原法制备片状银颗粒的研究进展;针对研究中存在的一些问题,展望了下一步的研究方向。

OBE教育理念在印刷工程专业建设中的应用研究

将OBE教育理念深入到印刷工程专业建设中,以学习成果及就业能力为导向,实施教学改革,从而可优化具有北京印刷学院特点的人才培养体系。本文以“三维及生物印刷技术”课程为例,将OBE教育理念引入到印刷工程专业课程教学中,把知识教学和实践教学结合起来,通过优化课程考核方式,提高学生的学习积极性,提升学校教学质量,可以更好地培育具备社会责任心、适应印刷专业和生物医药领域需求,具有创新能力的高素质技术人才。

微胶囊机械性能表征方法的研究

为了对微胶囊机械性能进行定性及定量的分析,利用实验室常用的紫外可见分光光度计、抗压强度机、显微硬度仪和电子天平,研究了四种表征方法。以实验室自制的酚醛环氧树脂微胶囊为例,进行表征后发现:使用紫外可见分光光度计,借助胶囊破裂前后的吸收光谱变化,可对包有隐性染料的微胶囊进行间接定性表征;使用抗压强度机可对紧密堆积的微胶囊块进行直接定量表征;使用显微硬度仪和电子天平可实现对单个微胶囊进行直接定量表征。四种不同表征方法实现了对单个、多个微胶囊的定性和定量表征。

高原条件平版印刷油墨清洗剂的制备与研究

为了解决高原地区平版印刷机的油墨清洗问题,研究了一种高原环境下平版印刷机用油墨清洗剂,解决了普通油墨清洗剂在高原条件下挥发速度快、清洗效果不好的问题,结果表明:自制油墨清洗剂不会使墨辊的胶层膨胀或收缩,对PS版无任何不良影响及伤害,可在高原地区气压低的客观环境条件下使用。

电子纸显示ITO电极保护层研究及其性能表征

为了避免电化学反应对电子纸显示电极和显示材料的损坏，用PVA（聚乙烯醇）、PET（聚酯）和PI（聚酰胺）等惰性高分子材料对ITO（氧化铟锡）薄膜电极进行了修饰，并通过原子力显微镜、电化学工作站以及红外、紫外可见光光谱分析等手段对修饰效果进行了研究。通过红外光谱和电化学工作站，研究了金属络合染料在电极上发生的电化学反应，通过紫外可见吸收光谱，研究了染料和颜料在电极保护层上的吸附与染色。试验结果表明，PI在ITO薄膜玻璃电极上粘接牢固，涂层致密，绝缘效果良好，能够有效地避免显示材料在电极上的电化学反应。

“信息与通信工程导论”课程在印刷包装工程专业中的教学改革研究

基于"信息与通信工程导论"课程的性质及其在专业培养方案中的地位,本研究针对课程现行的教学目标、教学内容等存在的问题,提出了相应的改革方案。通过对教学目标、教学内容以及教学方法与手段等的改革与提升,达到改善本门课程教学效果的目的,提高教学效率和学生对课程的理解和认识,扎实专业基础,进而提升学生分析与解决实际问题的能力,使教学更加适应社会需求,为培养高素质复合型专业人才打下基础。

纳米金属喷墨导电墨水研究进展

喷墨印刷电子技术是电子及微电子行业未来的一种高效、绿色环保型生产技术。本文详细阐述了纳米金属喷墨导电墨水的制备及性能研究、墨滴控制、涂层后处理与应用4个方面的研究进展,说明了纳米金属喷墨导电墨水是未来喷墨印刷电子研究的关键技术之一,指出了纳米金属喷墨导电墨水目前存在的不足,如固含量与稳定性之间的矛盾、导电性能不理想等。并对喷墨印刷电子技术的发展提出了展望,指出其在RFID天线、印刷线路板、印刷电子产业领域有广阔的应用前景。

MXene在柔性与印刷电子领域中的研究进展

二维过渡金属碳(氮或碳氮)化物MXene自2011年首次报道以来,凭借其独特的层状结构、出色的物理化学性质和可设计的表面官能团特性,被广泛应用在储能、传感、电磁屏蔽等多个领域。同时,MXene具备的优良导电性、亲水性、机械柔性及丰富可调的表面化学特性,使其日益受到柔性与印刷电子领域的关注。本文从MXene的制备、物理与化学特性及其在储能、传感、电磁屏蔽等方面的应用研究三个方面,系统综述了MXene在柔性与印刷电子领域中的研究进展,并对其所面临的挑战和发展趋势进行了展望。

纳米银导电层浸泡后处理方法的研究

为了使纳米银印刷线路达到良好的导电性能,本实验对纳米银导电层的后处理过程进行了研究。先将用导电墨水涂布的样品依次浸泡在相同浓度的硝酸银溶液和水合肼溶液中,溶液浓度分别为1%、2%、5%、10%和20%,然后对浸泡后样品的导电性能进行研究。采用原子力显微镜对导电层的表面形貌进行表征,采用四探针电阻率测试仪测试样品的方块电阻,采用能谱仪和X射线衍射仪对导电层表面成分进行分析。实验发现,室温下导电墨水涂布样品依次经过2%的硝酸银溶液和2%水合肼溶液浸泡后,方块电阻达到最低(0.82Ω/□)。与加热法相比,相同样品用浸泡法处理后方块电阻更低。结果证明,对含有高温分解保护剂和大粒径纳米银颗粒的导电层而言,浸泡法是一个有效的后处理方法。

电容式柔性压力传感器性能影响因素研究

近年来,电容式柔性压力传感器由于其较高的灵敏度而广泛应用于各种新型电子设备中,如:电子皮肤、可穿戴电子设备、智能家居、人体体征监测等。本文设计并制备了具有"三明治夹心"结构的电容式柔性压力传感器,并对其性能影响因素进行了研究。该传感器以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性衬底,分别采用银纳米线(Ag NWs)、银纳米颗粒(Ag NPs)、单壁碳纳米管(SCNTs)为电极材料,聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)薄膜为介电层,系统的研究了传感器不同封装方法、电极材料以及介电层对柔性压力传感器性能的影响。研究结果表明:采用PDMS自封装方法制备的柔性压力传感器灵敏度及稳定性均优于胶黏剂封装方法所得器件。Ag NWs为电极材料的柔性压力传感器灵敏度明显高于Ag NPs及SCNTs为电极材料的器件。通过电极微观形貌分析推断,相对疏松、无规的电极结构有利于传感器灵敏度的提高。当传感器介电层材料为介电常数相对较大的PI薄膜时,其灵敏度高于PET薄膜和PE薄膜。通过性能优化的柔性压力传感器灵敏度达到3.78 k Pa-1,测试的最小检测压力为58 m Pa,有望用于电子皮肤、医疗诊断等新兴领域。