柔性电子用纳米Ag及添加Cu和Sn复合导电油墨的制备与性能研究

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1、硕士学位论文柔性电子用纳米Ag及添加Cu和Sn复合导电油墨的制备与性能研究作者姓名尹灿学科专业材料加工工程指导教师张新平教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月18日PreparationandpropertiesofAgnanoparticlesbasedconductiveinksmixedwithCuandSnforflexibleelectronicsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YinCanSupervisor：Prof.ZhangXin-Pin

2、gSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TB333学校代号：10561学号：201520115902华南理工大学硕士学位论文柔性电子用纳米Ag及添加Cu和Sn复合导电油墨的制备与性能研究作者姓名：尹灿指导教师姓名、职称：张新平教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：电子封装材料及工程论文提交日期：2018年4月18日论文答辩日期：2018年06月04日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邱万奇教授委员：张新平教授、袁

3、斌教授、马骁副教授、王刚副教授摘要相对于传统的印制电路板制造技术，印刷电子技术具有一系列独特的优势，如制造过程简单，能节省准备时间、节省人力、不采用昂贵的初始工具等，很大程度上减少了成本。此外，印刷电子技术可看作是印刷技术和电子制造技术的结合，实质上是一种增材制造过程，在此过程中材料按照设计要求只在所需的部位沉积，因此能极大减少系统浪费和环境污染。导电油墨作为印刷电子技术的关键材料，其发展影响着整个技术领域的进步。在过去的十多年里，科研工作者和工程师一直致力于导电油墨的研究来推动印刷电子技术的发展，已取得了不少进展，但依然存在一些亟

4、需解决的重要问题，例如纳米银导电油墨昂贵的价格和较高的烧结温度等。本论文研究的主要目的是寻求一种简单有效的方法来降低纳米银导电油墨的烧结温度和应用成本，并针对性地研制出性能改进的导电油墨。以短链分子柠檬酸钠分散的纳米银为导电填料，去离子水为溶剂，研究了各类功能助剂及其含量对导电油墨性能的影响，最终成功制备一种可室温烧结的水性纳米银导电油墨。该油墨可在室温烧结，在降低烧结温度的同时，可省去后处理工艺流程，大大降低了其应用成本。为了进一步降低其应用成本，本论文研究还制备了纳米锡和铜-锡混合纳米材料，用以部分替代昂贵的纳米银导电填料，最终

5、制备出复合型导电油墨，并对其性能进行了较为深入的研究。研究结果表明，以短链分子柠檬酸钠分散的纳米银颗粒为导电填料，去离子水为溶剂，再添加适量的各类功能助剂，可制备出一种水性纳米银导电油墨。将该纳米银导电-5油墨印刷在玻璃基板（无孔基板）上，并在150°C烧结后可获得电阻率为1.73×10·cm的导电薄膜。当该纳米银导电油墨印刷在相纸基板（多孔基板）上时，在室温即可形成-5电阻率为3.96×10·cm的导电薄膜，无需后续的高温烧结工艺，因而可大大降低其应用成本。此外，该纳米银导电油墨对基板的附着力和循环疲劳性能良好，能够应用于印刷

6、电子技术领域制造柔性电子产品。在纳米银导电填料中加入纳米锡和铜-锡混合纳米材料制备复合型导电油墨的研究中，结果表明加入纳米锡的Ag/Sn复合型导电油墨在-5130°C的低温烧结后，获得的导电薄膜的电阻率为6.5×10·cm，加入铜-锡混合纳米材料制备的Cu-Sn/Ag复合型导电油墨由于烧结时严重氧化，其烧结后形成的导电薄膜的电阻率较高，导电性较差。关键词：印刷电子；纳米银；纳米锡；铜-锡混合纳米材料；导电油墨；电阻率IAbstractTheprintedelectronicstechnologyhasmanysuperioradv

7、antagesoverthetraditionalprintedcircuitboardmanufacturingtechnology,suchassimplerprocess,lesstime,lessmanpower,cheaperequipmentandlowercost.Inaddition,printedelectronicstechnologycanberegardedasacombinationofprintingtechnologyandelectronicmanufacturingtechnology,andthe

8、processisessentiallyanadditivemanufacturingprocess.Inthisprocess,thematerialisdepositedonlyatthedesiredlocationaccord