作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽,印刷电路板(Printed circuit board,PCB)已经成为电子信息产品的关键部分。近年来,柔性电路(Flexible printed circuit,FPC)的研究与发展如火如荼,并在消费电子、智能交通等行业有很好的应用前景。柔性电路的质量与可靠性决定了整机设备的质量与可靠性。常规的线路制备方法,如纳米银浆料的直接涂敷法,虽然可以获得较高的分辨率和导电性,但纳米银(<100 nm)的成本居高不下;再如电化学或化学镀,虽然成本较低,方法便捷,但在溶液中的长时间浸泡会损害基体与膜层质量,所以需要有新的制备方法开阔思路。同时,膜层与基体之间的结合强度仅由物理吸附等方法满足不了上万次的弯折要求,故分子接枝成为新的研究热点。原材料方面,相比金更具经济性的银,作为富延展性的高导电材料,很适合作为柔性线路的基质膜层。而碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)非凡的力学和电学等性能,以及纳米金刚石(Nanodiamonds,NDs)优异的介电性能和表面活性,均可为复合材料的综合性能拔高增彩。本文采用CNTs和NDs作为添加相,制备出高导电、耐腐蚀的柔性Ag基复合膜层。并通过分子接枝法,增强柔性基体和复合膜之间的结合强度。此外,还研究了双组分喷涂法、旋涂法以及旋喷法对CNTs在Ag基质中的沉积量和分散性的影响,并探究改性前后CNTs对膜层导电性能的作用。然后进一步添加NDs到Ag/CNTs复合体系中,探讨CNTs和NDs的掺杂量与薄膜耐腐蚀性之间的关系。最后利用掩膜法制备柔性线路并集成电子元件,制备功能性LED发光设备以说明其可使用性能。主要研究结果如下:(1)膜基结合强度方面,其影响因素主要包括机械嵌合、分子接枝以及后续热处理。机械嵌合由化学腐蚀而形成微纳坑洞,在剥离的过程中会产生钉扎作用而增强嵌合力;分子接枝在基体与膜层之间形成了稳定的化学连接,结合强度优异;在后续热处理的作用下PET会结晶化,剥离力会由于裂纹在PET内的扩展受阻而增大。总的来说,机械嵌合、分子接枝以及后续热处理均能影响膜基结合强度,分子接枝的效果明显更优。最终,经分子接枝增强的膜基结合强度达到12 N/cm,为柔性设备的可使用性提供了坚实的前提条件。(2)制备方法方面,双组分喷涂法难以大量沉积CNTs,双组分旋涂法制备的Ag/CNTs复合膜层具有较好的均匀性和沉积量,而雾化旋涂——旋喷法结合了喷涂法中CNTs优良分散的优势和旋涂法中CNTs的沉积量显著提高的特点,能够制备沉积量大、分散性优的Ag/CNTs和Ag/CNTs/NDs复合薄膜。CNTs和NDs在成膜过程中起着Ag的异质形核核心和增强相的作用,而身为膜层基质的Ag,包埋了CNTs和NDs并决定膜层的基础性质。复合膜层表面光滑平整,粗糙度在10-20 nm之间,最低达到10.9 nm,且银的晶粒尺寸均在200 nm左右。(3)导电性能方面,CNTs能够显著降低膜层电阻,最高降低了77%。NDs提高了膜层电阻,最高提高了51.4%,但NDs可以有效提高CNTs和NDs在银氨溶液分散系中的分散性和复合膜层的耐腐蚀性以及环境稳定性。分析发现,有序的圆形晶粒的接触空隙会明显多于有序的多边形化晶粒。而晶粒边界接触面的增加,能够提高电子的平均自由程,从而提高膜层的导电性能。故旋喷法制备膜层的导电性要优于同晶胞尺寸的纳米杂化膜层,为制备方法的先天优势。(4)CNTs改性方面,含有“—SH”基团的TES分子成功接枝到了CNTs表面,同时保留了CNTs的本征结构。预镀的纳米Ag通过“S-Ag”键连接CNTs表面,粒径约为30 nm且分布均匀。在5 g/L的掺杂量下,复合预镀银CNTs相比原始CNTs的薄膜电阻降低了64.5%,效果显著,改善了纳米银与银基质之间的界面润湿性。(5)电化学腐蚀方面,CNTs的加入与Ag基质形成了原电池,降低了Ag/CNTs复合膜层的耐腐蚀性能。而拥有优异介电性的NDs提高了复合膜层腐蚀电位,降低了腐蚀电流密度,且本实验范围内NDs掺杂量越多,复合膜层的耐腐蚀性能越好,该结果由极化曲线和电化学阻抗谱分析而得。(6)可应用性方面,在200 000次弯折测试中,CNTs能够平缓膜层导电性能的衰退趋势。而在保持高导电的前提下,100 000次弯折中NDs提高了膜层的电阻变化率,但耐候性增强。自制的LED灯珠器件在弯曲、90°折叠和扭转的情况下,保持长亮不闪烁。进一步制备集成电路也在直流电驱动下完成两个LED等交替闪亮的状态,说明该法制备的柔性线路的可应用性。