喷墨印刷纳米银油墨在柔性基底的导电性研究

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银纳米线作为金属纳米材料的典型代表之一,在柔性电子产品中占据着重要的地位。银纳米线正是凭借着其优异的导电性和耐曲挠性,以及在透明导电薄膜中良好的透光性,成为印刷电子市场上炙手可热的材料。喷墨印刷与银纳米线的结合,可以让它们的优势发挥的淋漓尽致,可谓是相得益彰。本文采用多元醇法制备银纳米线,以丙二醇替代乙二醇作为反应体系的溶剂还原剂。通过对比实验,发现丙二醇在反应时间和反应副产物上都有较大的优势。在制备银纳米线的过程中,探讨了Ag NO3与PVP的质量比、反应时间、反应温度对银纳米线合成的影响。通过TEM等检测方法,确定了银纳米线的最佳制备条件:Ag NO3与PVP的质量比为1:2.5、反应温度为140℃、反应时间为50min,从而制备出可供喷墨印刷的银纳米线。然后对三种不同的纯化方法进行比较,发现倾析法与溶剂辅助法结合的纯化方法可以达到超滤膜法的纯化效果,要比单纯的离心法纯化效果好。基于本文制备的银纳米线,以去离子水为溶剂并搭配可调节油墨粘度的聚环氧乙烷(PEO),可调节油墨分散性和稳定性的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),加之一定量的无水乙醇,制备出银纳米线油墨。为满足喷墨印刷条件,探究了PEO和PVP的用量对银纳米线油墨的性能影响。研究结果表明,PEO的质量比在4%,PVP的质量在0.5g时,银纳米线油墨的粘度和表面张力符合喷墨印刷油墨的参数标准。将制备的油墨放入喷墨打印机中,调配打印机的参数设置以确保银纳米线油墨能够均匀流畅地进行喷墨打印。将制备的银纳米线油墨分别在相片纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚酰亚胺(PI)薄膜三种柔性基底上进行导电性实验。首先以接触角的测量为表面改性效果的检测标准,对PET薄膜和PI薄膜进行了表面改性。经实验结果表明,化学法处理过的两种薄膜改性效果明显,较好的完成了基底表面改性的任务。然后探究了打印层数、基底形变、后处理对导电性的影响。当喷墨打印的层数为4层时,导电性和线路的准确性都处于较高水平。在导电线路经Na Cl卤盐处理后,导电线路的导电性有着较大的变化。在基于基底形变的导电性研究上,未经Na Cl卤盐处理前,导电线路的电阻有较大的增加,相应的导电性就降低。而经过卤盐处理之后的导电线路的电阻和导电性没有显著的变化,处于维稳状态。因此,Na Cl卤盐后处理对导电线路的导电性有着积极的影响。
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