印制电子用纳米氧化亚铜和纳米银导电墨水的合成与表征

摘要

喷墨由于其成本低，可靠性强，能够快速以及便捷地打印数码文件而成为消费者常用的一个词语。近年来，随着喷墨印制技术的不断发展，将数字化喷墨印制技术应用于PCB制造成为可能，从而推动了印制电子的发展，同时对于PCB制造业来说也是一次历史性的飞跃。这种技术可以用含纳米金属颗粒的导电墨水直接将电路图形喷在聚酯片基上，经过固化后形成电路。采用这种技术制造PCB速度快，布线密度高，因此发展前景乐观。
　　本论文首先介绍了电子产品未来发展趋势是向轻小便捷、节能环保等方向发展;传统的PCB板制作工艺已逐渐不能满足上述要求，进而介绍了印制电子技术、喷墨技术和喷墨墨水;系统介绍了纳米材料并着重介绍了纳米氧化亚铜和纳米银的性能及主要制备方法。
　　本论文研究了一种大规模油溶性纳米氧化亚铜的制备方法。通过化学还原法，制备的纳米氧化亚铜发生软团聚沉淀。沉淀出的样品极易抽滤，因此易于分离和清洗。制备得到的油酸包覆的纳米氧化亚铜粉末极易重新分散在正庚烷中，粒径为2nm，均一性良好，保存性佳。制备得到的纳米氧化亚铜粉末通过XRD，HRTEM，UV-vis和FTIR测试。同时本论文也探究了油酸的用量对纳米氧化亚铜粒径和形态的影响。该产物可用于进一步的喷墨印制的研究。
　　本论文还探索了一种水溶性片状纳米银颗粒的制备方法。通过化学还原法可以成功制得在分散在水性溶液中的低浓度的片状纳米银，按照一定的配方进行制备时，可以得到纳米尺度均一、分散性良好的片状纳米银，且在外观上呈现出荧光性能。在扩大浓度制备纳米银时，得到的纳米银颗粒是结构完整的单晶银，由其配制的导电墨水在烧结后具有导电性能。样品通过了TEM，UV-vis，XRD，SEM和导电率的测试。
　　本论文最后采用了一种创新的方法来制备片状纳米银墨水，该方法简单易行且是绿色环保的。制备所得的片状纳米银在墨水中分散均匀，并通过TEM，SEM，EDX和XRD表征。片状纳米银的平均粒径为20-40nm，且分散性良好。把墨水装入中性笔芯后涂在PI膜上的墨水干燥后形成了电路图可以使小灯泡发亮，展现出了良好的导电性。
　　综上所述，本论文开发了一种制备印制电子用纳米氧化亚铜和两种制备印制电子用片状纳米银的方法，探求和研究了各实验条件对产物的影响，并对产物进行全面的表征测试，预期对进一步研究印制电子用功能墨水有着积极的影响。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 电子产品未来发展趋势

1．2 传统PCB板制作简介

1．3 印制电子简介

1．3．1 印制电子技术

1．3．2 喷墨技术

1．3．3 喷墨墨水

1．4 纳米材料简介

1．4．1 纳米材料的特殊效应

1．4．2 纳米粒子的可控制备的方法

1．5 纳米氧化亚铜墨水简介

1．5．1 纳米氧化亚铜简介

1．5．2 纳米氧化亚铜制备方法

1．6 片状纳米银导电墨水简介

1．6．1 纳米银简介

1．6．2 纳米银的制备方法

1．6．3 纳米银片的形成机理

第二章 纳米氧化亚铜墨水的合成及表征

2．1 实验原料与仪器

2．2 实验方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 XRD表征

2．3．2 高倍TEM表征

2．3．3 紫外-可见光谱分析

2．3．4 产物稳定性分析

2．4 小结

第三章 片状纳米银探索制备

3．1 实验原料与仪器

3．2 低密度纳米银的制备

3．2．1 晶种溶液的制备

3．2．2 片状纳米银的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 TEM透射电镜表征

3．3．2 可见光吸收分析

3．4 高浓度纳米银制备

3．4．1 晶种溶液的制备

3．4．2 片状纳米银的制备

3．5 实验结果与分析

3．5．1 XRD图谱分析

3．5．2 导电率测定

3．5．3 SEM分析

3．6 总结

第四章 绿色一步法制备片状纳米银导电墨水

4．1 实验原料与仪器

4．2 实验方法

4．3 实验结果与表征

4．3．1 TEM表征

4．3．2 SEM表征

4．3．3 EDX结果讨论

4．3．4 XRD结果讨论

4．3．5 导电性表征

4．4 总结

第五章 全文总结

参考文献

作者在硕士研究生学习期间发表或待发表的论文

致谢

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