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无机先驱墨水:喷墨打印微制造技术取得突破

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:含金属先驱墨水被沉积到基板之后,MOD和NP墨水都需要额外的处理步骤,使打印图案导电:这一过程称为烧结。对于MOD墨水,金属络合物的转换通常发生在一个低于200℃的相对低的温度[24],尽管温度低于150℃也曾被报道[2]。加热NP墨水,纳米粒失去有机壳,直接物理接触后开始显示出导电性。当粒子直径约为原始大小的1.5倍时,Ostwald熟化过程结束,留下了多孔结构和比粒状材料具有更低的电导率。

无机先驱墨水:喷墨打印微制造技术取得突破

含金属先驱墨水被沉积到基板之后,MOD和NP墨水都需要额外的处理步骤,使打印图案导电:这一过程称为烧结。对于MOD墨水,金属络合物的转换通常发生在一个低于200℃的相对低的温度[24],尽管温度低于150℃也曾被报道[2]。金属络合物转换后,金属纳米粒子在原位产生,它需要烧结形成更大的聚集体。加热NP墨水,纳米粒失去有机壳,直接物理接触后开始显示出导电性。金属粒子间接触时,电导率才升高,并且形成了具有连续渗透整个网络的打印特征。银粒子间的有机层有几纳米,足以防止电子从一个粒子移到另一个[1]。无论是通过去除有机壳还是转换金属络合物而创造出金属纳米粒子,通过Ost-wald熟化[25]形成了大颗粒;由于粒子表面积越大,表面越小。当粒子直径约为原始大小的1.5倍时,Ostwald熟化过程结束,留下了多孔结构和比粒状材料具有更低的电导率。在Ostwald熟化过程中,粒子间的物质不传输,这完全是扩散的本质[26]。粒子的迁移和合并形成大颗粒。在烧结过程中,相对密度随着温度或压力的增加而增加,随着粒度的增加而降低[27]。充分地致密化,即孔的消失,可以随着高压产生快速扩散的气体来获得。

Gamerith等人发现,烧结时,MOD和NP墨水的表面形貌都强烈依赖于烧结温度和时间。随着烧结温度的升高,基于银先驱体的薄膜晶粒尺寸和均匀性增加,而对于基于NP的材料,观察到了很多微晶的不利生长[8]。(www.xing528.com)

烧结含金属墨水有两个属性是很重要的:第一,使墨水转换成导电物的最低温度,这主要取决于在墨水中有机物的量[28];第二,在尽可能低的温度下,获取尽可能最低的电阻率。为了获得低电阻率,颗粒的烧结需要开始从非常小的接触区域到形成厚颈,最终形成致密层。通过形成厚颈,之后可以获得高电导率,因此,致密化降低收缩阻力,最终形成较少晶界金属的晶体结构

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