基于压电喷墨技术3D打印纳米银墨水的固化工艺研究

为了改善喷墨3D打印纳米银墨水的导电性,研究热台固化、近红外固化和光热耦合固化对纳米银墨水固化后微观形貌和电导率的影响。通过压电喷墨打印纳米银墨水,并用热台和近红外灯对纳米银薄膜进行固化。结果表明:热台固化时,纳米银薄膜的电阻率随固化时间和固化温度的升高而降低,在固化时间25 min,固化温度140℃时下降至99μΩ·cm;近红外固化时,固化功率1000 W,固化时间4 min的条件下,电阻率为33.2μΩ·cm;光热耦合固化时,纳米银薄膜的电阻率随扫描功率和固化时间的增加而降低,基板加热温度160℃、扫描功率为1000 W、固化时间60 s的条件下,电阻率为3.75μΩ·cm。光热耦合固化烧结颈的生长速度明显优于热固化及光固化。

纳米银油墨压电喷墨液滴成形及喷头驱动参数优化研究

为了有效消除单孔式压电喷墨喷头打印纳米银油墨时产生的卫星液滴,提高导电图案成形精度,采用集成式CCD相机观墨模块观测完整的液滴形成过程,研究了喷头驱动参数(包括驱动波的各阶段时间和电压)对腔内压力波的影响,以及驱动电压、液体粘度和表面张力对液滴形成过程中液线形态的影响。结果表明:在电压上升沿1时间2μs、波峰电压持续时间28μs、电压下降沿时间4μs、波谷电压持续时间11μs、电压上升沿2时间2μs,驱动电压45~55 V的喷头驱动参数下,喷头产生了理想的压力波并达到了无卫星液滴产生的稳定喷墨状态。液体粘度越小、表面张力越大,液线越容易破裂形成小液滴进而成为卫星液滴,可通过控制液线长度低于发生破裂的阈值从而抑制卫星液滴的产生。

纳米银导电油墨及其在柔性印刷电子中的应用

目的探究纳米银导电油墨及其在柔性印刷电子中的应用。方法通过总结国内外文献,从纳米银颗粒及其导电油墨的制备、印刷工艺、烧结工艺以及在柔性印刷电子技术中的应用几方面总结近年来的研究进展。结果在油墨制备及使用中,简化制备工艺、降低生产成本、实现绿色环保、低温烧结,同时提高油墨的基材适应性是未来纳米银导电油墨的改进重点。直写技术具有精度高、速度快等优势,正逐渐替代丝网印刷技术成为主流。烧结工艺的研究重点在于实现低温烧结,其中化学烧结工艺简单,但提高导电性是研究重点。其他烧结方式则设备昂贵,环境要求高。结论作为功能性电子材料,纳米银导电油墨因出色的电性能和印刷适性,正在被广泛应用于柔性印刷电子中。近年来通过对纳米银及其导电油墨的深入研究及技术改进,在纳米银颗粒的制备、低温烧结技术、节能环保加工工艺等方面获得了一定的进展。与此同时,将其作为功能材料应用于制备柔性传感器中,RFID标签天线、柔性电极、超级电容器、太阳能电池等正受到广泛研究与应用。

纳米银/海藻酸钠墨滴在棉织物上的铺展性能研究

为分析墨滴粘度、表面张力等因素对喷墨印制品质的影响,配制了纳米银/海藻酸钠墨水体系,系统探究了纳米银、海藻酸钠及表面活性剂对墨滴在棉织物表面铺展性能的影响。研究结果表明,纳米银的用量对墨水体系的粘度、表面张力都不会产生显著影响,随着纳米银含量的增加,墨滴铺展面积逐渐减小,铺展圆度增加;海藻酸钠的加入使体系的粘度显著增加,导致墨滴铺展面积逐渐减小,铺展圆度增大;非离子表面活性剂AEO-9的加入使体系的表面张力下降明显,导致墨滴铺展面积减小,铺展圆度增大。

基于3D打印微带贴片天线的近红外烧结研究

本文针对三维打印微带贴片天线中近红外烧结机理不够明确,烧结可控性较差,最终难以保证纳米银层电性能等问题,首先,采用多尺度方法,将近红外烧结温度场传热模型、纳米银层表面形貌和分子动力学模型相结合,系统地揭示了近红外烧结机理。之后,通过参数反馈调控方法实现纳米银墨水的控性烧结。最后,采用参数反馈调控方法实现了微带贴片天线的一体化成形,验证了近红外烧结参数反馈调控方法的有效性。

气溶胶微喷射打印柔性应变传感器及性能研究

目的研究气溶胶微喷射打印工艺在制备柔性应变传感器方面的可行性。方法利用气溶胶微喷射打印工艺不受限于柔性基底且打印定位精度高的优势,通过等离子清洗技术增大PDMS表面附着力,使用纳米银墨水与PDMS基底制作用于人体运动检测的电阻式柔性应变传感器。结果通过等离子清洗PDMS基底表面,解决了打印过程中柔性应变传感器因PDMS表面纳米银液滴凝聚而产生的不导电问题。探究了气溶胶微喷射打印工艺参数对打印银线宽度的影响规律,发现增大鞘气流量或缩小喷头内径能有效减小打印线宽。利用高精度万用表检测由气溶胶微喷射打印制备的传感器在受力时产生的电信号,测试传感器在无应力状态下导电性良好且稳定,计算出传感器应变在3.5%内且灵敏度可达163.84。将传感器用于人体手指部位的运动监测,证明其具有检测微小信号的能力。结论气溶胶微喷射打印工艺可用于制备所需要的柔性应变传感器,该传感器在智能穿戴设备方面具有一定应用潜力。

绿色柔性喷墨打印银纳米墨水研究综述

传统导电薄膜的图形化需使用光刻工艺,涉及显影、刻蚀等多个工艺步骤,存在耗时长、器件各功能层构建复杂、成本高昂等不足。喷墨打印作为一种非真空、非接触、无掩膜、低成本、高通量、精准、便捷的桌面型沉积技术,可用于金属导线直接图形化制备,能够节约材料与时间,在柔性大面积电子器件中的应用潜力日益凸显。高性能环保导电墨水的开发是喷墨打印柔性电极制备技术最主要的瓶颈之一,其应满足无毒安全、低温烧结、高导电等需求。早期有机材料由于具有易溶液加工特性被选作可打印导体材料,如聚苯胺和PEDOT/PSS,但它们的导电性低,且化学、热、电学性质不稳定。而金墨水价格昂贵,铜墨水易氧化。相比较而言,银墨水具有高导电性、抗氧化性、稳定性以及相对合理的成本等优势,在打印电子器件领域引起了更加广泛的关注,目前已经实现商业化生产。随着电子器件在低成本、低能量消耗、高效率生产与柔性方面的需求日益增长,导电纳米银墨水的配制不仅需要考虑打印电子器件的高性能,更要满足绿色环保与低温烧结的要求。近年来,针对环保低温的高导电喷墨打印墨水制备技术,诸多研究者不仅致力于改善墨水体系,开发环保的水性墨水,还关注新型的低温烧结技术。在传统热烧结条件下,以月桂酸为分散剂、硼酸钠为还原剂的银纳米颗粒型墨水在烧结温度为125℃时电阻率为6.6μΩ·cm,而以氨水为络合剂、甲酸为还原剂的无颗粒纯溶液墨水在90℃烧结时电阻率为1.6μΩ·cm。新型烧结技术在一定程度上突破了高性能墨水喷墨打印工艺与低温烧结的限制,目前已使银电极烧结温度降低到100℃以下,电阻率低于6μΩ·cm。水性墨水的开发可减少毒性废料的产生,同时若采用多聚电解质作为分散剂,则稳定性更优于有机墨水,利于大规模生产。本文介绍了水性银纳米颗粒(SNPs)悬浮液和有机银复合物(SOC)溶液这两种水性银纳米墨水,比较了不同分散剂、络合剂、还原剂、颗粒聚集方式的墨水体系,总结了适用于柔性印刷的化学烧结、蒸气还原烧结、热水辅助烧结、光还原烧结等新型低温烧结技术。这些新型墨水体系与烧结技术有助于实现导电墨水高性能、高稳定性与柔性的统一,它们的开发和完善将极大促进柔性低温墨水和柔性打印电子器件的发展。

射频识别标签天线的按需微喷射制备

基于数字化微喷射技术搭建了射频识别(RFID)标签天线的按需微喷射制备系统。首先,将纳米银导电墨水按需微喷射到镀有疏水化薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)基底表面形成天线图形;然后在恒温干燥箱内烧结,形成RFID标签天线。实验研究了微喷射系统参量对液滴产生的影响以及制备参数对纳米银导线成线的影响,制得了最小线宽为100μm、厚度为2.8μm、电阻率为5.2μΩ·cm且阻值具有较好线性度的导线。设计、仿真和制备了弯折偶极子天线,并对其性能参数进行了测试,结果显示其天线谐振频率、带宽和谐振点S11参数等与仿真结果具有较好的一致性。实验结果表明,按需微喷射导电银墨水制备RFID标签天线的方法具有系统结构简单、成本较低、液滴微喷射精确、便于制备任意天线图形等特点;制备的弯折偶极子天线尺寸可控、导电性高、阻值均一性好,并具有较好的天线性能。

纳米银导电油墨的研制

印刷电子技术的发展促使导电油墨的应用前景非常值得期待。本文研制的是纳米银导电油墨,首先采用液相化学还原法,以水合肼为还原剂,以PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为表面分散剂,还原硝酸银溶液得到纳米银颗粒;然后以制得的银微粒为填料,以聚氨酯/丙烯酸树脂为连接料,乙酸乙酯和乙醇为溶剂,加入适量的油酸分散剂,经过搅拌混合分散,配制导电油墨。用SEM表征制取的银微粒平均粒径为62.79nm。最后用300目的涤纶丝网版在电路板底基上印刷导电油墨,高温干燥后,测试油墨的导电性能、耐摩擦性能和附着力等;测试表明:所研制导电油墨的电阻率数量级达到10^(-4)欧姆·米(Ω·m),耐摩擦次数达6000次以上,能抵抗封箱胶带的多次撕拉。

火花放电制备纳米银提升导电油墨性能

采用火花放电法在去离子水中制备了表面洁净、粒度分布窄、平均粒径约为95 nm的纳米银颗粒,以其为导电材料配制纳米银导电油墨,将油墨旋涂在相纸基板上制成导电薄膜,分别在30、60、90、120和150℃下烧结30 min,测试导电薄膜的导电性,分析烧结温度、纳米银质量分数和薄膜厚度对导电薄膜电阻率的影响。采用四电极法、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对电阻率、物相和表面形貌进行表征。研究表明,随着温度升高,纳米银颗粒逐渐长大并相互连通,纳米银质量分数30%、旋涂厚度2.26μm时,导电薄膜获得最佳性能,低温烧结即可形成良好的导电通路,60℃烧结30 min电阻率低至100.95μΩ·cm。

纳米银导电油墨的制备研究与包装应用概论

纳米导电油墨具有独特的物理及化学性质,而导电填料则决定导电油墨的性能。概述了纳米导电油墨的组成、分类及特点,主要论述了纳米银的特性,相较于其他填料,纳米银具备良好的导电性、导热性、纳米光学性、高比表面积等特性,因而纳米银作为导电填料成为了制备导电油墨的首选;进一步阐述了纳米银的制备方法及纳米银导电油墨的配方设计及制备工艺,通过不同的研究分析了纳米银导电油墨性能的影响因素,以及纳米银导电油墨在不同包装应用的发展趋势,并对其应用研究提出了建议。

用于水性导电油墨的纳米银分散液的制备

运用液相化学还原法,以次磷酸钠(NaH2PO2.H2O)为还原剂,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为高分子保护剂,六偏磷酸钠为分散剂,还原硝酸银溶液制得了用于水性导电油墨的纳米银分散液。设计4因素3水平的正交实验L9(33),研究了还原剂用量、保护剂用量、分散剂用量及反应温度对纳米银粉粒度及形貌的影响,获得了制备纳米银分散液的最佳条件:在AgNO3浓度为1.0 mol/L时,n(NaH2PO2.H2O)/n(AgNO3)为2.5∶1,n(PVP)/n(AgNO3)为1.5∶1,n(六偏磷酸钠)/n(AgNO3)为0.007∶1,反应温度为40℃的条件下,制备的纳米银分散液放置30 d后,经SEM表征和纳米粒度及电位分析仪测试,可获得主要粒度分布在15～60 nm的纳米银分散液,克服了水性导电油墨填料易絮凝的问题。

喷墨导电墨水用超细纳米银粉的制备

以C_6H_8O_6(抗坏血酸)为还原剂、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为分散剂,采用液相还原AgNO_3(硝酸银)溶液法制备了喷墨导电墨水用超细纳米银粉。研究结果表明:当AgNO_3浓度为1.0 mol/L、n(C_6H_8O_6)∶n(C_6H_8O_6理论值)=1.5∶1、n(PVP)∶n(AgNO_3)=1.2∶1和反应温度为40℃时,可制得分散均匀、纯度较高的超细纳米银粉;该纳米银粉的平均粒径小于10 nm,可以满足喷墨印刷的工艺要求。

印刷电子与导电材料技术发展分析

近年来印刷电子有了快速发展,初步形成了印刷电子产业体系。本文介绍了国内外印刷电子发展的现状,印刷电子的应用和应用于印刷电子的各类有机、无机材料。重点介绍了纳米银导电油墨及银纳米线技术的发展。目前,虽然印刷电子产业处于还处于发展初级阶段,技术还不够成熟,但已经显示出十分光明的发展前景。

纳米银导电墨水的制备及电极性能研究

用硝酸银、己二酸二酰肼和葡萄糖为主要原料,通过化学还原法制备出粒径为30~50 nm的纳米银颗粒;将其分散于特殊配制比例的溶剂中,制备得到纳米银导电墨水。将纳米银导电墨水高精度图案化喷墨打印,分析了纳米银的形貌及其导电性能;研究了烧结温度和烧结时间对打印电极电阻率的影响,结果表明,200℃烧结40 min,电阻率为0.34 m?·cm的较低值。

喷墨打印硅基太阳电池栅极金属化工艺研究

以低粘度纳米银墨水为喷墨材料,采用自主研发的喷墨打印设备实现太阳电池栅极金属化。通过数值模拟和实验方法研究喷印过程中"咖啡环"、"马鞍型"缺陷的形成机制及抑制方法。研究喷印分辨率、喷印层数及在线固化温度等参数对栅极高宽比及三维形貌的影响,并进行实验研究,结果表明,当点间距控制在35 μm时,得到栅极宽度最小;在线固化温度控制在80~90℃时,纳米银墨水溶剂蒸发完全,多层喷印后栅极高度呈线性增加,每层增高0.5 μm,且栅极宽度维持在40 μm,其三维形貌光滑且均匀。烧结温度200℃时,栅极电阻率5.04×10^(-6) Ω?cm。

纳米银导电墨水的制备及烧结

通过液相化学还原法制备了纳米银颗粒,纯化后通过X射线衍射（XRD）和能量色散谱（EDS）分析证明得到了结构完整、较为纯净的纳米银颗粒。将其制备为纳米银导电墨水,墨水的粒度分布窄、平均粒径约为25 nm、分散性好,表面张力为32.13 dyn/cm（1 dyn/cm=0.001 N/m）、黏度为4.66 mPa·s,符合喷墨打印对于墨水的要求。将墨水喷印在聚酰亚胺（PI）基材上,分别在125,150,175,200和225℃下烧结30 min,然后测量导电线路的电阻率,发现150℃下烧结电阻率为5.72×10-4Ω·cm,已满足电子电路印刷需求,随着烧结温度的提升,电阻率也不断下降,225℃下烧结,电阻率达1.53×10-5Ω·cm;同时对其烧结过程进行了分析,探究了导电线路中不导电组分的挥发及纳米银的熔融程度对电阻率的影响。

一种新型电子标签天线用导电油墨的配制

基于电子标签天线对导电性要求较高的特性,实验以自制Ag作为导电填料。论文采用液相化学还原法,以次磷酸钠为还原剂,还原硝酸银制备纳米银胶。通过控制反应条件(温度、pH值等)、反应物的量(六偏磷酸钠、PVP),制备出粒径分布均匀、分散稳定性优良的纳米银胶。通过向银胶中添加电解质,析出纳米银粉,加上适量的助剂、溶剂和分散剂,制备了水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯基导电油墨。分析了影响油墨导电性能的各影响因素。

基于PCB喷墨技术的纳米导电银浆的研制

喷墨技术应用到PCB将是一种趋势,而该技术的核心问题是导电浆料的制备。本文采用热溶剂化学还原法,还原AgNO3制得纳米银导电浆料,并通过XRD、TEM等手段表征了其结构及形貌。实验发现:在120℃下的纳米银为球、片混合状,粒径为40 nm左右,符合喷墨要求。最后经过导电浆料的制备及150℃下的烧结,测得其导电性良好,在环氧基材表面附着力强。

纳米银导电油墨的制备及性能研究

以硝酸银、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为主要原料,通过多元醇还原法制备纳米银粒子,与羟丙基纤维素(HPC)溶液混合,并将该纳米银导电油墨通过丝网印刷在玻璃板表面形成印刷电极,研究该油墨的流变性和电学性质。基于HPC的纳米银导电油墨具有出色的剪切稀释和触变行为,且以非常低的聚合物浓度即可制备高粘度纳米银导电油墨,经200℃烧结后印刷电极电阻率约为0.75 mΩ·cm,导电性良好。