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。

网版印刷在新型电子领域中的应用

网版印刷以其厚膜的优势,在电子工业中最早被应用于印刷线路板制造中,近年来又逐渐被应用于开发新型光电子器件。本文介绍了网版印刷在太阳能电池面板、3C产品、汽车电子、电子陶瓷等高精度印刷产品中的应用,并分析了所用的导电银浆的流变性能。平印、凸印、凹印、孔版印刷是常见的四大印刷方法。在孔版印刷中,应用最为广泛的是网版印刷,并从传统的广告标识、包装品、纺织印花延伸到电子、汽车、医疗等产业。

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。

精细丝网印刷电子影响因素及实验研究

目的为了分析网版参数、印刷工艺和油墨粘度对丝网印刷过程的影响情况及影响程度。方法以印品线宽、线厚和印刷粗糙度为评价指标,根据精细丝网的印刷过程,采用静态描述法建立油墨向网孔中填墨、油墨从网孔向承印物转移以及油墨在承印物上的流平铺展的物理模型;采用实验方法探究网版参数、印刷工艺和油墨粘度对丝网印刷过程的影响;建立相同印刷条件下,各个影响因子对应的线宽数值,线宽越小,其影响程度就越大的描述模型,以对影响因子进行比较。结果结合最小网点直径与网版目数、线径的数学模型,获知网版的选择与最小网点直径有关,最小网点直径越小,所选网版就越好;在一定范围内,刮刀角度越小,刮刀压力越大,刮刀速度越大,其印品质量就越好,超出这个范围就会影响其印品质量;离网间距不宜过大,也不宜过小,在刮刀角度为60°,刮刀速度为0.08 m/s下的离网间距最佳为2mm;纳米银导电油墨粘度对印刷质量的影响不是同步变化,若追求低厚度和小粗糙度印品,则选择低粘度油墨;若追求低线宽,则选择高粘度油墨。结论精细丝网印刷质量影响程度由高到低排序为网版参数>刮刀压力>离网间距>油墨粘度>刮刀角度>刮刀速度。

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。

导电胶的研究进展

目的综述电子封装中用于代替锡铅焊料的导电胶的研究进展,对导电胶未来研究方向进行展望,为导电胶的应用提供参考。方法从导电胶的组成、导电机理、类型入手,重点介绍导电胶应用时的关键性能要求与测试方法,并总结近几年在提高导电性、稳定性及降低固化温度、成本等方面的研究进展。结果对导电胶中基体树脂进行改性并选择合适的导电填料(形状、组成),可改善导电胶的固化条件,并提高导电胶的导电性能、黏结性能、耐久性,满足苛刻应用环境下对器件连接高可靠性的要求。结论相比传统铅锡焊料焊接的方式,导电胶具有绿色环保、连接温度低、分辨率高等特点。因此导电胶适用于电子封装与智能包装领域。目前导电胶的研究方向主要为提高导电性、黏结强度以及黏结稳定性。但是在面对固化时间长、耐湿热性弱、成本较高等缺点时,仍需不断优化组成,以满足实际应用要求。

柔性版超弹性现象对线条微观变形影响研究

为了探究柔性版和贴版胶带在印刷过程中的超弹性现象对线条变形影响,本研究运用超弹性理论与压缩实验相结合的方法,构建柔性版和贴版胶带的超弹性模型。通过有限元法分析压印滚筒挤压印版滚筒时柔性版上的线条宽度变化。对多种柔性版材和贴版胶带进行压缩实验,发现压力与变形量呈非线性增长,存在明显的超弹性现象。在柔性版线条压缩的有限元分析中,通过对比柔性版和贴版胶带超弹性模型与线性模型对线宽变形量的影响,发现超弹性模型的线宽变形量大于线性模型。在柔性版印刷过程中,在考虑材料超弹性现象的条件下,选用较大弹性模量的柔性版和较小弹性模量的贴版胶带,能有效地减小柔性版上线条的变形。

热膨胀微胶囊的表面功能化及印刷应用

热膨胀微胶囊(Thermally expandable microcapsules,TEMs)具有受热体积增大的特点,由于其壁材表面通常为绝缘性的热塑性树脂,难以满足导电、导热、磁性、阻燃等多功能化的需求。因此,通过对微胶囊的表面进行结构改性以满足不同领域的应用具有非常重要的意义。本研究采用聚苯胺(PANI)和离子液体-氧化石墨烯(ILs-GO)杂化复合材料对TEMs的表面进行结构修饰,在微胶囊的壁材表面附着多层改性功能层,并将其应用于发泡油墨和印刷产品。重点研究了苯胺单体与ILs-GO在微胶囊表面的聚合机制,证实离子液体可成功负载到氧化石墨烯体系,分析了复合功能层在微胶囊表面的包覆过程。最后,将功能化的微胶囊进行配方设计得到发泡油墨,利用丝网印刷工艺将油墨转移至不同的柔性基材上得到兼具三维效果和多功能特性的印刷产品。

微球物理发泡油墨的丝网印刷效果及特性

目的考察物理发泡微球的油墨化及印刷效果。方法将热膨胀型微胶囊按一定比例配制得到物理发泡油墨,采用丝网印刷的工艺,将发泡油墨转移至无纺布、铜版纸、铝箔纸这3种承印基材上。通过扫描电镜、厚度计和分光光度计分别测量发泡前后样品的形貌、厚度和色度变化。对印品发泡高度与承印基材之间的关系、发泡高度随温度的变化规律、油墨发泡前后的色彩特性进行研究。结果印刷在无纺布的发泡体的高度较大,且套印2次后发泡体的厚度具有显著的变化。微球的最大发泡温度为150℃左右。青色油墨发泡前后的色差为14.49,发泡后的印品饱和度增加、明度值增加、色相基本不变。结论微球发泡油墨可以在柔性基材上获得浮雕式的立体油墨图案和高饱和度的色彩效果。

石蜡@SiO_(2)储能相变微胶囊的制备及印刷应用

相变微胶囊是指将相变材料包裹起来形成核-壳结构的微小容器,在建筑节能、纺织服装、军事航天等方面具有广泛的应用。本研究运用原位聚合法构建了水/油乳化体系,制备了以石蜡为芯材、SiO_(2)为壁材的储能相变微胶囊。研究了不同芯壁比对相变微胶囊的形貌及相变焓的影响,并在优化条件下得到具有良好储能效果的相变微胶囊。进一步,将相变微胶囊、色浆、印花原浆、连结料等按照一定的比例配制得到相变微胶囊油墨,通过丝网印刷的方式将油墨转移到不同的承印物表面上,考察了微胶囊油墨在不同承印物表面的形貌、附着力及色差的大小。研究表明,当芯壁比为1:1.6时,微胶囊的表面形貌最好,呈规则的球形;当芯壁比为1:1.2时,微胶囊的相变焓最高,包覆率达到57.5%。综合考虑,最终选择芯壁比1:1.2的方法制备微胶囊和油墨化应用,相变微胶囊油墨在多数承印物表面具有良好的印刷适性,本研究为储能材料与新型功能油墨的发展提供了新的方向。

水性石墨烯量子点油墨的制备及印刷应用

石墨烯量子点(GQDs)具有来源广、量子效率高、毒性低等优点,在防伪印刷、显示器件、生物成像等领域具有广泛的应用价值。本研究以柠檬酸为碳源,采用自下而上的方法制备具有明亮荧光效果的蓝光石墨烯量子点材料,并采用喷墨打印、丝网印刷、手写等方式考察其油墨转移和光致发光特性。通过红外光谱对其表面官能团进行结构表征,利用紫外-可见与荧光光谱考察其荧光强度变化规律。进一步,将GQDs配制得到水性荧光油墨,调配黏度满足不同印刷工艺的要求,以弱荧光纸为承印基材,考察了油墨在纸张上的印刷防伪效果。研究表明,喷墨打印、手写及丝网印刷的方式均可实现油墨的良好转移,在日光及普通室内光源下纸张上的荧光油墨均无明显痕迹,利用365nm紫外光照射时可发出明显的蓝色荧光图案,具有典型的荧光防伪特点。同时,该印刷产品具有优异的光稳定性,利用紫外灯连续照射90min后仍然保持初始荧光强度。

热敏变色微胶囊的制备及油墨化应用研究

传统热敏材料在使用过程中会不可避免地暴露在各种外部刺激下,从而导致热敏变色材料失去热响应能力。采用微囊化技术可以解决上述问题,通过使用具有良好透光效果的微胶囊壁材保护热敏材料使其免受周围环境的影响,从而拓展了热敏材料的适用领域。本研究以结晶紫内酯、双酚A、十四醇为热敏复配物芯材,以脲醛树脂为壁材,通过原位聚合法制备了可逆热敏变色微胶囊。通过结构和性能表征,发现微胶囊化后的热敏材料化学稳定性不变、热稳定性提升,制备的微胶囊具有良好的粒径均匀性和颗粒分散性。在微胶囊制备的基础上,配制得到热致变色微胶囊油墨,采用丝网印刷工艺在铜版纸基材上进行印刷,对印刷样品进行油墨附着力和色差测试。结果显示,当热敏油墨中微胶囊质量分数为25%时,在印刷样品中的附着力和色差ΔE表现最佳。该热敏变色微胶囊油墨可应用于警示、防伪、装饰美化等印刷包装领域。

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。

表面等离子体共振增强ZnO/Ag薄膜发光特性研究（英文）

为了提高氧化锌光致发光强度，以磁控溅射氧化锌／银复合薄膜为研究对象，系统地研究了氧化锌薄膜的光学性质。实验中首先在硅衬底上用射频磁控溅射的方法沉积氧化锌／银复合薄膜，作为对比，同时沉积了一层氧化锌薄膜。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对样品的形貌及成份进行表征，并且在室温下测试样品在300～800nm波长范围内的光致发光光谱。实验结果表明：所制得样品为均匀分布的氧化锌纳米薄膜，纯氧化锌光致发光光谱结果显示有波长位于378nm左右的紫光、470nm左右的蓝色发光峰存在，加入银薄膜后，氧化锌可见光区和紫外光区的光致发光光谱强度均有所增强，而且紫外光峰位出现了红移。实验结果结合样品吸收谱对光致发光机理的分析作了进一步的分析。

涂布技术及其标准化

涂布技术是造纸、汽车、电子、能源、包装、医药等领域,涂层制备的重要手段。经过多年发展,形成了多种涂布技术和涂布产品。检索发现,涂布产品已有一定标准,但涂布装备多为定制设备,标准少之又少。为此,作者结合文献,考察了涂布技术应用领域、基于涂层材料和涂层数量以及厚度定量手段,尝试了涂布方式分类。同时,在四次工作会议和两次专家会议内容的基础上,介绍了涂布机术语标准报批稿中11个基本术语、7个涂布类型、42个结构组成、21个主要部件和29个涂布缺陷,合计110个术语形成过程,期待此举促进我国涂布技术标准化建设。

聚合物太阳电池研究进展

聚合物太阳电池作为第三代新型太阳电池的主要研究方向,具有重量轻、成本低、制作工艺简单、可制成柔性器件等优点。目前聚合物太阳电池的材料开发与器件制备已成为有机半导体领域的研究重点。本研究在简要介绍聚合物太阳电池研究背景、工作原理与性能参数的基础上,从给体、受体材料合成,器件结构优化,活性层形貌控制与金属纳米颗粒增强等方面,概述了近年来聚合物太阳电池的研究进展,指出了聚合物太阳电池目前存在的问题。并分析了印刷电子工艺在聚合物太阳电池规模化生产中的作用,最后展望了聚合物太阳电池未来的研究方向及应用前景。

用于紫外倍频的CLBO晶体最佳切割方式研究

研究了不同切割方式下CLBO晶体四倍频光反射损失情况,同时给出了激光倍频晶体实现减反射的优化布氏切割方法。对于非线性晶体来说,适用于激光晶体的布氏切割方法已经不能达到减反射的目的,这是由于光通过激光晶体后没有新频率产生,不改变光的偏振状态,而经过非线性晶体后却有新频率的激光产生,而这种新产生频率的振动状态与入射光的振动状态总不相同,这是由相位匹配条件和偏振匹配条件共同决定的,因而以布儒斯特角将两通光面平行切割的方法不再适合于此类晶体中。通过分析还得出,采取两通光面以互相垂直的布氏角切割晶体,可以达到对紫外光减反射的目的。

浅谈常规扫描电子显微镜的使用

对常规扫描电子显微镜的基本原理及其结构、荷电效应和像散对成像的影响和解决方法、样品要求和制备、观测条件的选择进行了较系统的论述。

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。