基于导电油墨cu-ag复合结构的制备于性能研究毕业论文(编辑修改稿)

基于导电油墨cu-ag复合结构的制备于性能研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

]。 在这样的背景下，结合铜和银的优点，以 铜银复合结构 纳米颗粒为导电相的 导电油墨的研制便呼 之 欲 出 了。 在科研领域，国内外学者在纳米金属导电颗粒的制备上已经做了很多工作。 韩国 KwiJongLee 等人 [25]通过化学还原法从 AgNO3 溶液还原出银粒子，然后将反应液 多次 离心清洗得到平均粒径为 7nm 的银颗粒，把制得的纳米银颗粒同乙醇、醋酸二甘醇二丁基醚溶液混合，并超声分散即可得到 导电性很好的 纳米银导电油墨。 杨小健 [26]以乙二醇和苯胺为还原剂， PVP 为保护剂，用液相还原方法制备了不同形貌的银纳米粒子。 结果发现，以棒状和球形的混合银粉为填料制备的导电银浆在 160℃ 固化 20min 后，具有优良的导电性能，体积电阻率为*105Ωcm，并且具有很好的力学性能和热稳定性能。 Wolf, Silke 等人 [27]发明了一种用 Cu2X(OH)3(X=Cl,Br,NO3)、二甘醇、氨水，在 80℃ 下不断搅拌制备纳米铜颗粒的方法，以此为填充料的导电油墨可用于喷墨打印技术， 解决了喷墨打印技术前身材料昂贵，反应温度过高，对基底要求严苛等问题。 Wang, ByungYong等人 [28]介绍了一种 在 Cu(OH)2 溶液中加入 ,搅拌 30min,再加入 HCOOH和 C6H8O7，直接制成了铜离子油墨 ,然后分散在柔性基底上，用强脉冲光煅烧成只 含 有铜导电体 的图案 ，成功解决了铜油墨在高温烧结 时为防止其氧化而必须通入还原性气氛或者惰性气氛这样比较苛刻条件 限制 的问题。 Choi, YunHyuk 等人[29]发现以四水合甲酸铜为前驱体的导电油墨合成后，其粘度可以在 5Pa*s50 Pa*s调节，添加乙基纤维素可以增加油墨对玻璃基质的粘结强度，油墨薄膜在空气中基于导电油墨 CuAg复合结构的制备于性能研究 8 以 170℃ 250℃ 烧结，然后在甲酸气氛下还原。 当导电薄膜在 250℃ 条件下，在空气中烧结 1min，在甲酸气氛下还原 5min 时，它表现出最 佳导电性能。 Wei Wu[30]等人 发明了所谓的纳米 铜银 合金 的一 锅法制法： 首先在一个烧瓶里配制 AgNO3溶液，然后添加一定量的 CuCl2，加入 50mg 的还原剂葡萄糖，磁力搅拌 5h后，在 100℃ 下剧烈搅拌反应 2h。 用紫外分光光度计检测，铜单质的吸收峰在 570nm，银单质的吸收峰在 410nm，而他们所得到的生成物的紫外吸收峰在 560nm，而且在 透射 电镜下没有观察到铜银之间的明显分界线 ， 作者称这 些 现象可以有力 地 证明他们所的到的产 物 是 铜银 合金 （铜原子和银原子相互镶嵌），而非铜 /银核壳结构（银单质简单包覆 在铜单质外面）。 通过对比实验他们发现，铜前驱体，也就是 CuCl2 的用量对 铜银 合金 颗粒大小有显著影响，当 CuCl2 的量不断加大时， 铜银 合金 的颗粒直径也在加大，但整体来说尺寸还是较小（ 90nm以下）。 廖辉伟等人 [31],对自已制备的铜粉进行活化处理后 ,在 PVP 保护分散作用下 ,采用葡萄糖还原银离子对铜粉进行包覆，得到抗氧化性较好的银包覆铜纳米粉体 ,对复合粉体进行差热热重分析 ,加热到 800℃ 时，增重率仅为 %。 贾雷 [32]以 AgNOCu(NO3)2 和氨水为原料，添加适量的浓 H2SO4 作为控制剂，采用水热法 ，成功合成了形貌单一、尺寸均一的 铜银复合结构 枝晶。 实验表明，以氨为络合剂﹑适当的温度、溶液的 PH 值﹑ SO42是影响产品形貌的关键； 另一方面， 适 当 的温度﹑络合剂﹑溶液的 PH 值可使反应达到非平衡条件，有利于枝晶的生成。 目前文献报道的 研究 的成果 都有一定缺陷 ，要么没有综合铜和银的优点，只具有 二者中的某一个 的优点 ；要么制备方法太过繁琐， 在工业上不易推广。 基于这样的背景，本文研究 用直接化学还原法制备 铜银复合结构 纳米颗粒，优点是 综合了铜和银的优点、 工艺简单、成本低，缺点是产品质量稳定性差。 二 .实验 复合 结构纳米颗粒为填充料的导电油墨的制备 本论文采用的纳米 金属复合结构的 制备方法是目前世界范围内比较流行的分步还原法（也叫连续还原法），即先将铜的前躯体还原成符合我们形貌粒径要求的铜纳米粒子，在乙醇作溶剂的体系中，以铜为反应位点，加入银的前驱体直接在铜表面上置换出银，形成银包覆在铜颗粒表面的 复合 结构。 基于导电油墨 CuAg复合结构的制备于性能研究 9 试剂与设备 实验所用到的试剂均列在表 中 表 实验试剂 试剂名称 纯度 生产厂家 Cu(OH)2 94% 阿拉丁 抗坏血酸 AR 阿拉丁 聚乙二醇 AR 国药集团沪试 乙二醇 AR 国药集团沪试 工业乙醇 95% —— 聚乙烯吡咯烷酮 K30 AR 国药集团沃凯 聚乙烯吡咯烷酮 K8896 AR 阿拉丁 AgNO3 AR 国药集团沪试 乙醇 AR 国药集团沪试 水 去离子水 自制 一缩二乙二醇 AR 国药集团沪试 乙二醇 丁醚 AR 国药集团沪试 实验所用到的设备均列在表 中 表 实验设备 设备名称 型号 生产厂家 赛多 利斯电子天平 BS224S 鹤壁市鑫泰高科仪器制造有限公司 加热磁力搅拌器 RET basic 德国 IKA 工业设备集团 电动搅拌器 —— 江苏省金坛市 金城国胜实验仪器厂 多功能台式 离心机 Allegra X22 美国 Beckman Counter 公司 超声 波 清洗 器 KQ500E 昆山市超声仪器有限公司 真空干燥 箱 DZF6050 上海一恒科学仪器有限公司 快速 退火炉 RTP500 广 州市深华实验设备仪器有限公司 基于导电油墨 CuAg复合结构的制备于性能研究 10 在 本论文中铜纳米颗粒的制备采用 液相还原法 制备。 该方法工艺简单，可操作性强 ，对实验设备 和反应环境都没有过高要求，反应物和 生成物都 无毒无害，对环境友好，是一种绿色方法。 实验步骤 如下： （ 1）反应液的配制 按照 Cu(OH)抗坏血酸、聚乙二醇的质量比为 1:6:6 称量一定量的上述药品，将 Cu(OH)聚乙二醇放在 烧瓶 A 里，加入一定体积的乙二醇；将抗坏血酸放在 另 一个烧瓶 B 里，加入 一定 体积的乙二醇。 （ 2）反应液混合 发生 反应生成铜颗粒 将两个烧瓶放在磁力搅拌器上， 烧瓶 A 采用电动搅拌，速度为 300r/min，烧瓶 B 采用磁力搅拌，速率为 1500r/min， 油浴 加热，当温度稳定在设定温度值时，将抗坏血酸溶液一次性倒入 Cu(OH)聚乙二醇的混合溶液中，可以观察到混合溶液马上由蓝色变为红色，反应 8 分钟后，停止 反应。 （ 3）洗涤及干燥 将反应后的溶液， 用乙醇反复 离心清洗 5 次。 转速设为 8000r/min,每次离心6 分钟。 将洗涤干净的铜颗粒放在真空干燥箱 中 抽真空 干燥， 8h 后取出来，用研钵研细，待用。 复合 结构纳米颗粒的制备 实验步骤 如下 ： （ 1） 反应液的配制 按照铜、聚乙烯吡咯烷酮、 AgNO3 的质量比为 5:25:3 称取一定量的上述试剂，将铜、聚乙烯吡咯烷酮混合加入到烧瓶里， 加入一定体积的乙醇， 放在磁力搅拌器上 ,搅拌速率设为 1500r/min,加热， 油浴加热到 50℃ ， 分散 20 分钟后，开始配制 AgNO3 溶液。 （ 2） 铜 银置换 将 配制好的 AgNO3 溶液 超声振荡 1min， 使其快速溶解 后 (防止 AgNO3 见光易分解 )， 立即 一次性倒入铜 颗粒 、聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中， 可以观察到溶液慢慢 地 由红色变为灰白 色。 基于导电油墨 CuAg复合结构的制备于性能研究 11 （ 3） 洗涤及干燥 将 反应 3 小时后 的溶液 用清水 反复 离心清洗 5 次，每次离心清洗 15 分钟，转速设为 8000r/min。 将洗涤干净的 CuAg复合结构产物 放在真空干燥箱中干燥。 至此，我们制备 CuAg 复合 结构 金属 的步骤就都完成了。 图案 的制备 实验步骤 （ 1）导电油墨的配制 将上述 制备 的 CuAg复合 结构 金属 颗粒溶解 在一定体积的一缩 二 乙二醇中，加入少量的 乙二醇 丁醚 作分散剂，超声振荡 分散 30min。 （ 2）导电油墨的烧结 将分散好的油墨利用丝网印刷技术印刷在聚酰亚胺 （ PI） 薄膜上，在退火炉中 ,氮气 气氛下烧结，烧结温度为 300℃ ，时间为 60min。 性能测试及表征 所用到的 主要 设备均列在表 中 表 测试及表征用到的设备 仪器名称 型号 生产厂家 场发射扫描电子显微镜 FEI Nova Nano SEM 450 美国 FEI 公司 X射线衍射仪 Rigaku D/Max。