基于铜的无颗粒型导电墨水的制备及性能 研究-材料工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者：  日期： 年 月 日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 摘要 导电墨水不仅可以用来印制无线射频识别（RFID）标签内置天线线圈，在 其它印制电子技术如电位器、印制电路板（PCB 和 FPC）、有机发光二极管 （OLED）、柔性显示器、太阳能电池、传感器和电子封装等电子行业中也得到 了日益广泛的应用。导电墨水可分为无机和有机导电墨水两类，无机导电墨水 主要采用金属、金属氧化物和碳作为导电材料，其中又以纳米银导电墨水的研 究和使用最为广泛。为了代替导电墨水中的银以降低导电墨水的成本同时获得 较高的电导率，以铜为介质的导电墨水，在过去几年得到了不断的发展。铜具 有与银相当的导电性，价格却比银便宜的多，具有广阔的发展前景。 （1）本试验采用化学还原法，以铜氨络合物为导电金属前驱体，甲酸为还 原剂，乙二醇和水为混合溶剂，丙烯酸树脂乳液为连接料，聚乙烯吡咯烷酮为 保护剂，制备了一种基于铜的无颗粒型导电墨水。 （2）通过设计 5 组试验配方，对不同配方导电墨水的黏度、表面张力和 pH 值以及烧结后样品涂层的导电性和附着性的测试，考察了配方中还原剂甲酸的 含量对其各项性能指标的影响。 制备的基于铜的无颗粒型导电墨水的黏度、表面张力和 pH 值均符合喷墨打 印机对墨水黏度、表面张力和 pH 值的相关要求，且黏度和表面张力均不受还原 剂甲酸加入量的影响。而涂层的导电性则受甲酸加入量的影响较大。为探究其 影响方式，对涂层进行了 XRD 分析和 SEM 测试，当甲酸用量较少时，在烧结 过程中，铜氨络合物分解产生的单质铜被氧化最终生成铜的氧化物——氧化铜 或氧化亚铜，影响其导电性；而甲酸用量较多时，受热条件下多余的甲酸热分 解产生 CO2、H2O 等气体分子，从涂层表面出来，会导致涂层产生裂纹和气孔， 影响涂层表面的致密性，对涂层的导电性不利。铜导电涂层在玻璃基材上的附 着性明显好于塑料基材。 （3）最后，对基于铜的无颗粒型导电墨水应用到 RFID 标签天线上的印制 工艺和导电涂层的烧结条件进行了初步探讨。 试验制备的导电墨水墨水拉丝性能差、黏度较低，不适合对黏度要求较大 的丝网印刷，但可尝试应用到喷墨打印机上。试验设计了 9 组烧结条件，最合 I 适的一组是在空气氛围中 150 ℃恒温下烧结 30 min。烧结温度太低或者烧结时 间太短，烧结过程中所涉及的化学反应都不能反应完全，无法产生纯的铜单质； 烧结温度太高、烧结时间太长，反应过于剧烈，涂层容易产生气泡、突起甚至 出现裂纹和破损。 关键词：标签天线；无颗粒；铜导电墨水；导电涂层；热烧结 II Abstract Abstract Abstract Conductive ink not only can be used in the printing of RFID tags built-in antenna coil, but also has more and more adhibition in other printed electronics, such as potentiometer, PCB and FPC, OLED, flexible display, solar cell, sensor, electronic packaging. Conductive ink has two types which are inorganic ink and organic ink. Inorganic conductive ink uses metal, metallic oxide and carbon as its conductive materials, among which the research and employ of silver nonapartical c