CN107286754A - 金属纳米颗粒油墨分散体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了金属纳米颗粒油墨分散体，其通过混合成分进行制备，所述成分包含：非极性且在1个大气压下具有160℃以上的沸点的第一溶剂；在1个大气压下具有230℃以上的沸点的第二溶剂，所述第二有机溶剂是芳香烃，并且具有高于第一烃溶剂的沸点；以及多个金属纳米颗粒。本发明还公开了打印金属纳米颗粒油墨分散体的方法。

Description

金属纳米颗粒油墨分散体
技术领域
本公开内容涉及金属纳米颗粒油墨分散体。
背景技术
包括金属纳米颗粒的可溶液加工的导电材料在电子工业中起重要作用。可溶液加工的金属纳米颗粒可用于通过低成本溶液沉积和图案化技术在电子装置例如电极和电互连器中制造不同的导电特征。可选择用于形成导电特征的金属纳米颗粒和其他材料以提供足够的电导率，以使得所制造的电子装置能够适当操作。
已知金属纳米颗粒分散在液体溶液中，以形成可沉积到所需基底上以形成导电金属特征的油墨。例如，可使用喷墨打印机将分散体打印到基底上，并且随后在低温下退火以形成导电特征。
然而，金属纳米颗粒喷墨油墨的挑战之一是油墨显示出通过短等待时间证明的相对较差的打印头内(in-printhead)稳定性。更具体地，当喷墨打印机例如Dimatix打印机经过一段时间(例如几分钟和更长时间)空闲时，喷嘴或喷口的全部或一部分可停止发射。一些喷口或喷嘴可通过执行吹扫循环来恢复，但是这是浪费的，并且在贵金属油墨的情况下可能是昂贵的。因此，需要开发具有更稳定的打印头内性能的银纳米颗粒油墨，其随后可广泛地与喷墨技术一起用于电子装置应用。
开发具有改善的打印头内稳定性的新型金属纳米颗粒油墨分散体将视为本领域中的进步。
发明内容
本公开内容的一个实施例涉及金属纳米颗粒油墨分散体。油墨分散体通过混合成分进行制备，所述成分包含：非极性且在1个大气压下具有160℃以上的沸点的第一溶剂；在1个大气压下具有230℃以上的沸点的第二溶剂，所述第二有机溶剂是芳香烃，并且具有高于第一烃溶剂的沸点；以及多个金属纳米颗粒。
本公开内容的另一个实施例涉及方法。该方法包括：提供通过混合成分制备的金属纳米颗粒油墨分散体，所述成分包含(a)在1个大气压下具有160℃以上的沸点的第一有机溶剂；(b)在1个大气压下具有230℃以上的沸点的第二有机溶剂，所述第二有机溶剂具有的沸点高于第一有机溶剂；和(c)多个金属纳米颗粒。将所述油墨分散体打印到基底上。
应理解前述一般性描述和下述详细描述都仅是示例性和说明性的，并且不限制如请求保护的本文教导。
附图说明
并入本说明书并且构成本说明书的部分的附图示出了本文教导的实施例，并且连同说明书一起用于解释本文教导的原理。
图1显示了根据本公开内容的例子在玻璃基底上的直线，其中使用金属纳米颗粒油墨与Dimatix打印机来打印线。
具体实施方式
金属纳米颗粒分散体
本公开内容的一个实施例涉及金属纳米颗粒油墨分散体。通过混合包含第一溶剂、第二溶剂和多个金属纳米颗粒的成分来制备油墨分散体。第一种溶剂是非极性的，并且在1个大气压下具有160℃以上的沸点。第二溶剂是芳香烃，并且在1个大气压下具有230℃以上的沸点，所述沸点高于第一溶剂的沸点。
溶剂
第一溶剂可以是在1个大气压下具有160℃以上的沸点的任何非极性溶剂。第一溶剂可为金属纳米颗粒例如有机胺稳定的银纳米颗粒提供良好的分散稳定性。在一个实施例中，用于银纳米颗粒的第一溶剂的分散性可优于第二溶剂的分散性。应注意术语“溶剂”在本文中广泛定义为包括作用于分散而不是溶解固体纳米颗粒的化合物，尽管溶剂可任选为油墨分散体中的一种或多种其他成分提供溶解度。
在一个实施例中，第一溶剂是烃。出于本公开内容的目的，术语“烃”指完全由氢和碳组成的有机化合物。
合适的第一溶剂的例子包括具有至少一个环状基团的饱和或不饱和C10至C20烃。在一个实施例中，至少一个环状基团可以是饱和或不饱和的6碳基团，例如己基。在一个实施例中，化合物包括可连接或稠合的至少两个饱和或不饱和的6碳环状基团，其中环状基团中的一个或两个任选被直链或支链C1至C8烃基取代，例如甲基、乙基、丙基或丁基。例如，第一溶剂可以是选自二环己烷、十氢萘、萘及其组合的化合物，其中任何一种都可以是未取代的或者被直链或支链C1至C8烃基取代。
第一溶剂可具有大于160℃的沸点。例如，在1个大气压下，沸点范围可为约180℃至约240℃、或约200℃至约235℃、或约220℃至约230℃。第一溶剂的相对高的沸点可与相对低的蒸气压相关联。
第二溶剂可以是在1个大气压下具有230℃以上的相对高的沸点，同时仍为金属纳米颗粒提供良好的分散特征的任何芳族烃。在一个实施例中，芳族烃可包括被一个或多个足够长度的直链、支链或环状烃基取代的苯基，以提供所需的沸点。在一个实施例中，第二溶剂是C10至C18芳基环烷烃，例如苯基环己烷。
第二溶剂可具有大于230℃的沸点。例如，在1个大气压下，沸点范围可为约235℃至约300℃、或约235℃至约260℃、或约235℃至约245℃、或约240℃。第二溶剂的相对高的沸点高于第一溶剂的沸点，并且还可与低于第一溶剂的那种的相对低的蒸气压相关联。
第一溶剂和第二溶剂两者的组合有助于金属纳米颗粒的分散，并提供均匀、稳定的纳米颗粒分散体。在一个实施例中，分散体将在室温下保持稳定一段时间，例如一天、一周或一个月或更长时间。在一个实施例中，分散体将在5℃的温度下保持稳定至少六个月，例如一年或更长时间。此外，溶剂组合可帮助减少或防止纳米颗粒的聚集。通过在金属纳米颗粒喷墨油墨配方中引入一定量的第一溶剂和第二溶剂，可改善油墨打印性质，例如等待时间。
除了第一溶剂和第二溶剂之外，任何其他合适的溶剂可任选用于本公开内容的分散体中。在一个实施例中，包括的任何任选溶剂是非水性、极性或非极性有机溶剂。任选溶剂的例子可包括例如除第二溶剂外的芳香烃，例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、苯甲腈和四氢萘；具有约10至约18个碳原子的烷烃、烯烃或醇，例如十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十六烷、十六烷、1-十一烷醇、2-十一烷醇、3-十一烷醇、4-十一烷醇、5-十一烷醇、6-十一烷醇、1-十二烷醇、2-十二烷醇、3-十二烷醇、4-十二烷醇、5-十二烷醇、6-十二烷醇、1-十三烷醇、2-十三烷醇、3-十三烷醇、4-十三烷醇、5-十三烷醇、6-十三烷醇、7-十三烷醇、1-十四烷醇、2-十四烷醇、3-十四烷醇、4-十四烷醇、5-十四烷醇、6-十四烷醇、7-十四烷醇等等；醇，例如松油醇(α-松油醇)、β-松油醇、香叶醇、桉油精、cedral、芳樟醇、4-松油醇、薰衣草醇、香茅醇、橙花醇、甲醇、冰片、己醇庚醇、环己醇、3，7-二甲基辛-2，6-二烯-1-醇、2-(2-丙基)-5-甲基-环己烷-1-醇等等；异链烷烃，例如异癸烷、异十二烷和商购可得的异链烷烃的混合物，例如E、ISOPAR G、ISOPAR H、ISOPAR L和ISOPARM(以上所有提及的由Exxon Chemical Company制造)、(由Shell ChemicalCompany制造)、(由Philips Oil Co.，Ltd.制造)、(由MobilPetroleum Co.，Inc.制造)和IP溶剂2835(由Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)；环烷油；醚，例如四氢呋喃；腈，例如乙腈；卤化溶剂，例如二氯甲烷；酰胺，例如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)；和上述溶剂中任何的混合物。除了第一溶剂和第二溶剂之外，还可使用任选溶剂中的一种、两种、三种或更多种。
第一溶剂和第二溶剂可以任何合适的比率存在。例如，按重量计第一溶剂与第二溶剂的比率范围可为约99∶1至约1∶99、或约80∶20至约20∶80、或约70∶30至约30∶70。在一个实施例中，采用比第二溶剂更多的第一溶剂。
在其中采用任选的极性溶剂的实施例中，与混合物中的非极性溶剂相比较，所述极性溶剂可以相对小的量使用。例如，极性溶剂与非极性溶剂的重量比可小于2∶3，例如1∶2、1∶3、1∶4、1∶5或1∶10或更小。在一个实施例中，不加入任选的溶剂，使得基本上仅包括第一溶剂和第二溶剂，除了可与其他成分一起加入的少量(例如，基于分散体的总重量，按重量计小于10％，例如按重量计5％或2％或1％或更少)之外。
第一溶剂和第二溶剂的总量可以基于整个分散体的重量％至少10重量％的量存在于金属纳米颗粒分散体中，例如约10重量％至约90重量％、约20重量％至约80重量％、约30重量％至约70重量％和约40重量％至约60重量％的分散体。在一个实施例中，第一溶剂和第二溶剂的总量以基于整个分散体的重量％为至少50重量％的量包括在分散体中。
金属纳米颗粒
如“金属纳米颗粒”中使用的术语“纳米”指例如100nm或更小的粒度，例如约0.5nm至约100nm，例如约1nm至约50nm、约1nm至约25nm、或约1nm至约10nm。粒度指如通过TEM(透射电子显微镜检查)测定的金属颗粒的平均直径。一般地，多种粒度可存在于从本文所述的方法获得的金属纳米颗粒中。在实施例中，不同尺寸的含金属的纳米颗粒的存在是可接受的。
在实施例中，金属纳米颗粒由(i)一种或多种金属或者(ii)一种或多种金属复合物组成。可采用任何合适的金属。金属的例子包括Al、Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In和Ni，特别是过渡金属，例如Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Cr、Ni及其混合物。合适的金属复合物可包括Au-Ag、Ag-Cu、Ag-Ni、Au-Cu、Au-Ni、Au-Ag-Cu和Au-Ag-Pd。金属复合物还可包括非金属，例如Si、C和Ge。金属复合物的不同组分可各自以任何量存在于复合物中，例如范围为例如按重量计约0.01％至约99.9％，特别是按重量计约10％至约90％的量，其中量被调节以提供所需特征，例如为所得到的打印特征提供所需电导率。
在一个实施例中，金属纳米颗粒包含银。例如，纳米颗粒的金属可以是由银和一种、两种或更多种其他金属组成的金属合金，其中银占例如按重量计至少约20％的纳米颗粒，特别是按重量计大于约50％的纳米颗粒。除非另有说明，否则本文对金属纳米颗粒的组分所述的重量百分比不包括可以是纳米颗粒的部分的任何稳定剂或氧化物形成的重量。
金属纳米颗粒可以是两种或更多种双金属的金属纳米颗粒种类的混合物，例如于2008年5月1日提交的给予Naveen Chopra等人的共同转让的美国专利申请序列号12/113,628中所述的那些，或双峰金属纳米颗粒，例如于2008年6月5日提交的给予MichelleN.Chretien的美国专利申请序列号12/133,548(现在的美国专利号7749300)中所述的那些。
本公开内容的分散体可包括任何合适量的金属纳米颗粒。在一个实施例中，基于分散体的总重量，金属纳米颗粒的浓度范围为约10重量％至约90重量％，例如约30重量％至约70重量％，例如约40重量％至约60重量％。
金属纳米颗粒可任选包括与其附着的一个或多个有机稳定基团，以形成稳定的纳米颗粒复合物。稳定基团(其在本文中可称为稳定剂、稳定剂基团或配体)一般是本领域众所周知的，用于增强或维持纳米颗粒的分散性和/或减少分散体中纳米颗粒的聚集。在稳定基团附着至纳米颗粒的上下文中的术语“附着的”意指稳定剂一般与纳米颗粒的表面物理或化学结合。以这种方式，纳米颗粒(例如，本文所述的银纳米颗粒或其他金属纳米颗粒)具有在液体溶液之外的在其上的稳定剂。即，在其上具有稳定剂的纳米颗粒可从反应混合物溶液中分离和回收，所述反应混合物溶液用于形成纳米颗粒和稳定剂复合物。稳定的纳米颗粒因此可随后容易地且均匀地分散在溶剂中，用于形成可打印液体。
如本文使用的，用于描述纳米颗粒和稳定剂之间的附着的短语“物理或化学结合的”可以是化学键和/或其他物理附着。化学键可采取例如共价键合、氢键合、配位络合物键合或离子键合的形式，或不同化学键的混合物的形式。物理附着可采取例如范德华力或偶极-偶极相互作用的形式，或者不同物理附着的混合物的形式。稳定剂可经由连接基团附着至纳米颗粒或直接附着至纳米颗粒本身。
在“有机稳定基团”或“有机稳定剂”中的术语“有机”指例如存在碳原子，但有机稳定剂可包括一种或多种非金属杂原子，例如氮、氧、硫、硅、卤素等等。有机稳定剂可以是有机胺稳定剂，例如美国专利号7,270,694中所述的那些。有机胺的例子是烷基胺，例如丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十六胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、二氨基戊烷、二氨基己烷、二氨基庚烷、二氨基辛烷、二氨基壬烷、二氨基癸烷、二氨基辛烷、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、甲基丙胺、乙基丙胺、丙基丁胺、乙基丁胺、乙基戊胺、丙基戊胺、丁基戊胺、三丁胺、三己胺等等或其混合物。这些有机胺可以任何所需的方式，例如经由羧酸酯连接基团或其他羧酸衍生的连接基团附着至纳米颗粒，如本文提及的羧酸-有机胺复合物稳定的银纳米颗粒。
其他有机稳定剂的例子包括硫醇及其衍生物、-OC(＝S)SH(黄原酸)、聚乙二醇、聚乙烯基吡啶、聚乙烯吡咯烷酮和其他有机表面活性剂。有机稳定剂可选自硫醇，例如丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、庚硫醇、辛硫醇、癸硫醇和十二烷硫醇；二硫醇，例如1，2-乙二硫醇、1，3-丙二硫醇和1，4-丁二硫醇；或硫醇和二硫醇的混合物。有机稳定剂可选自黄原酸，例如O-甲基黄原酸酯、O-乙基黄原酸酯、O-丙基黄原酸、O-丁基黄原酸、O-戊基黄原酸、O-己基黄原酸、O-庚基黄原酸、O-辛基黄原酸、O-壬基黄原酸、O-癸基黄原酸、O-十一烷基黄原酸、O-十二烷基黄原酸。含有可稳定金属纳米颗粒的吡啶衍生物(例如十二烷基吡啶)和/或有机膦的有机稳定剂也可用作潜在稳定剂。
稳定的金属纳米颗粒的例子包括：美国专利申请公开号2009/0148600中描述的羧酸-有机胺复合物稳定的银纳米颗粒；美国专利申请公开号2007/0099357 A1中描述的羧酸稳定剂银纳米颗粒，以及美国专利申请公开号2009/0181183中描述的可热去除的稳定剂和可UV分解的稳定剂。
另外的任选成分
本公开内容的组合物可包括适用于金属纳米颗粒分散体中的一种或多种另外的任选成分。一种这样的任选成分的例子是聚合物粘附促进剂。聚合物粘附促进剂可起作用，以在沉积至基底时增加金属纳米颗粒的粘附和/或允许具有增加的厚度(例如高达约15微米)的导电膜沉积在基底上。在组合物中包含聚合物粘合剂还可潜在地改善沉积的导电特征的机械性质，例如耐刮擦性、增加的柔性和耐开裂性。任何聚合物粘附促进剂可包括在组合物中，使得聚合物粘附促进剂的玻璃转化温度低于沉积的组合物的加热温度，假定聚合物粘附促进剂与油墨形成的喷射性和稳定性要求相容。
聚合物粘附促进剂的例子包括有机聚合物成膜粘合剂，例如热塑性和热固性树脂例如聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚芳醚、聚芳砜、聚丁二烯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚甲基戊烯、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙烯缩醛、聚酰胺、氨基树脂、苯醚树脂、对苯二甲酸树脂、苯氧基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯和丙烯腈共聚物、聚氯乙烯、氯乙烯和乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、醇酸树脂、纤维素成膜剂、聚(酰胺酰亚胺)、苯乙烯-丁二烯共聚物、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-偏二氯乙烯共聚物、苯乙烯-醇酸树脂、聚乙烯咔唑、聚乙烯醇缩丁醛树脂等等。这些聚合物可以是例如嵌段、无规或交替共聚物。
聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)树脂的例子公开于美国2012/0043512中。PVB树脂的商业例子在商品名MOWITAL(Kuraray America)、S-LEC(Sekisui Chemical Company)、BUTVAR(Solutia，Inc.)和PIOLOFORM(Wacker Chemical Company)下制造。
任何合适的技术均可用于制备本公开内容的纳米颗粒分散体。例如，该方法可包括提供通过混合包含第一溶剂、第二溶剂和多个金属纳米颗粒的成分制备的金属纳米颗粒分散体，其中第一溶剂、第二溶剂和纳米颗粒如上所述。本文讨论的任选的另外成分中的任一种也可包括在混合物中。
金属纳米颗粒可如上所述得到稳定。用于制备稳定的纳米颗粒的方法是本领域众所周知的。任何合适的技术可用于稳定在本公开内容的分散体中使用的金属纳米颗粒。
打印过程
一个实施例还涉及使用本公开内容的油墨中的任一种的打印方法。该方法包括提供金属纳米颗粒油墨分散体并将油墨分散体打印到基底上。如本文所述，通过混合包含第一溶剂、第二溶剂和多个金属纳米颗粒的成分来制备油墨分散体。第一溶剂是非极性的，并且在1个大气压下具有160℃以上的沸点。第二溶剂是芳香烃，并且在1个大气压下具有230℃以上的沸点，其为比第一烃溶剂的沸点更高的沸点。
可以适合于喷墨打印的任何方式提供油墨分散体。可使用任何合适的喷墨打印技术将油墨分散体打印在基底上，以形成纳米颗粒油墨图案。合适的喷墨打印技术的例子是本领域众所周知的。
在其上打印金属纳米颗粒分散体的基底可以是任何合适的基底，包括例如硅、玻璃、塑料、织物或纸。对于结构柔性的装置，可使用塑料基底，例如聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺片材等等。基底可具有任何所需厚度，例如约10微米至超过10毫米，例如约50微米至约2毫米、或约0.4毫米至约10毫米。
在打印期间选择性沉积金属纳米颗粒分散体以在基底上形成纳米颗粒油墨图案之后，可加热油墨以在基底上形成所需的导电金属图案。可采用任何合适的加热温度。所使用的温度可取决于不同因素，例如所使用的特定金属纳米颗粒分散体、基底耐受高温的能力、所得到的膜的所需性质等等。例子包括范围为约80℃至约200或250℃的温度。例如，可将沉积的组合物加热至等于或低于160℃，例如约80℃至约140℃、或约80℃至约130℃的温度，以诱导金属纳米颗粒或使金属纳米颗粒“退火”，以形成适合用作导电元件的导电特征。
加热可执行任何合适的时间，范围为例如1分钟至约10小时、约5分钟至约5小时和约10分钟至约3小时。加热可在空气中，在惰性气氛中例如在氮或氩下，或在还原气氛中例如在含有按体积计1至约20百分比氢的氮下执行。加热也可在标准大气压下或在例如约1000毫巴至约0.01毫巴的减压下执行。
如本文使用的，术语“加热”包括任何技术，其可对加热的材料或基底赋予足够的能量，以(1)使金属纳米颗粒退火和/或(2)从金属纳米颗粒中去除任选的稳定剂。加热技术的例子可包括热加热(例如，热板、烘箱和燃烧器)、红外(“IR”)辐射、激光束、微波辐射或UV辐射或其组合。
加热从沉积的金属纳米颗粒分散体产生导电图案。在实施例中，在加热之后，所得到的导电图案具有范围为例如约5纳米至约500微米，例如约10纳米至约200微米、或约100纳米至约100微米、约1微米至约25微米、或约10微米至约20微米的厚度。
通过本公开内容的方法形成的金属图案可以是导电的。电导率可根据许多因素而变，所述因素包括被沉积的金属的类型以及所采用的沉积和退火工艺。例子包括大于1.0X104西门子/厘米(“S/cm”)，例如约500,000S/cm或约100,000S/cm至约50,000S/cm的电导率。
实例1：十二胺稳定的银纳米颗粒的制备
向三颈圆底反应烧瓶中加入十二胺(444.55g)、十氢萘(150mL)和甲醇(30mL)，并且将混合物伴随良好搅拌加热直至～37℃，直到十二胺溶解。随后，将还原剂苯肼(32.70g)加入到溶液中，伴随良好搅拌～5分钟。在35至38℃的温度范围下，在～1.5至2.0小时的持续时间内逐渐加入乙酸银(100g)。在添加期间，反应混合物的颜色从透明变为呈深棕色，指示银纳米颗粒的形成。在加入后，将反应混合物加热至40℃，并在该温度下搅拌1小时。
粗产物通过伴随10分钟良好搅拌加入750mL MeOH来沉淀，并且随后通过过滤收集。将收集的湿滤饼转移到玻璃烧杯中，并且在250mL甲醇中搅拌30分钟两次。通过过滤收集最终产物，并且在真空烘箱中在室温下干燥24小时，得到68.3g具有深色的稳定的银纳米颗粒。
实例2A：新的银纳米颗粒油墨的制备
由实例1的银纳米颗粒制备新的银纳米颗粒油墨样品。油墨含有在二环己烷(BCH)∶苯基环己烷(按重量计3∶2)中的大约50重量％的银纳米颗粒。下述程序用于制备油墨。向棕色玻璃容器(120mL)中的50克银纳米颗粒粉末中，加入二环己烷(30g)和苯基环己烷(20g)。通过使用轨道混合器轻轻摇动样品约2小时将所得到的混合物混合，并且随后置于在低速下的辊磨机上22小时。在该混合期后，将所得到的混合物用1um玻璃纤维注射式过滤器过滤，得到～98g导电银纳米颗粒油墨。
比较例2B：银纳米颗粒油墨
制备类似于实例2A的那种的第二银纳米颗粒油墨样品，除了将大约50重量％的银纳米颗粒分散在十氢萘∶二环己烷(BCH)(按重量计3∶2)而不是BCH和苯基环己烷中。
实例3：打印测试
通过用Dimatix打印机的喷墨来进行该导电油墨的打印测试。根据下述实验条件评估打印稳定性或等待时间：将打印头保持在落料观察器上而不清洗，同时以不同时间间隔进行测试，以检查多少喷嘴仍喷射。总Dimatix打印头喷嘴为16。结果列于表1中，其中阴影程度显示工作喷嘴的数目。
数据指示实例2A的油墨的极佳打印稳定性，以及稳定液滴的连续形成。更具体地，含有实例2A的银纳米颗粒油墨的打印机墨盒的打印喷嘴可在打印机空闲2小时以上(不需要清除)后继续打印。与实例2B的比较喷墨油墨配方相比较，打印等待时间显著改善。例如，含有实例2B的喷墨银纳米颗粒油墨的打印机墨盒的打印喷嘴在打印机仅空闲非常短的时间(～3分钟)后即需要清洗。打印稳定性中的这种显著改善由于具有最佳范围油墨性质(包括粘度、表面张力)的最佳油墨组合物而实现，并且其中油墨的载体溶剂具有高沸点，以防止油墨从打印机墨盒喷嘴中渗出、蒸发等以及随后干燥以在打印期间阻塞喷嘴，特别是当打印机设置在“空闲模式”时。对于银纳米颗粒具有良好的分散稳定性、足够高的沸点和足够低的蒸气压的溶剂导致改善的打印稳定性。
除良好的打印稳定性之外，用实例2A的油墨制备的打印特征，例如在玻璃、PET和PEN基底上的打印线，在它们在120℃下退火～10分钟后是高度导电的(～1.0X105S/cm)。使用实例2的油墨和Dimatix打印机打印在玻璃基底12上的打印特征10的例子在图1中显示。
因此，使用本公开内容的油墨，在Dimatix打印头中，打印等待时间从约3至约5分钟(先前的油墨制剂)增加到约2小时至约2.5小时。打印等待时间可取决于所采用的打印机的类型，并且＞24小时的等待时间可在其他更工业相关的打印头中是可能的。因此，本公开内容的导电油墨具有用于宽范围的电子装置应用和喷墨打印技术的制造生产中的高潜力。
尽管阐述本公开内容的广泛范围的数目范围和参数是近似值，但在具体实例中阐述的数值尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地含有必然起因于在其各自的测试测量中发现的标准差的某些误差。此外，本文公开的所有范围应理解为包括其中包含的任何和所有子范围。
虽然已关于一种或多种实现示出了本文教导，但在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可对示出的例子作出改变和/或修改。另外，尽管本文教导的特定特征可能已关于若干实现中的仅一个被公开，但这样的特征可与其他实现的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定或特定功能可以是所需和有利的。此外，在详细描述和权利要求中使用术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“具有(with)”或其变体的程度上，这样的术语预期以类似于术语“包含(comprising)”的方式是包含性的。此外，在本文的讨论和权利要求中，术语“约”指示所列出的值可略微改变，只要该改变不导致过程或结构不符合示出的实施例。最后，“示例性”指示描述用作例子，而不是暗示它是理想的。

Claims (10)

1.一种通过混合成分制备的金属纳米颗粒油墨分散体，所述成分包含：
非极性且在1个大气压下具有160℃以上的沸点的第一溶剂；
在1个大气压下具有230℃以上的沸点的第二溶剂，所述第二有机溶剂是芳香烃，并且具有高于所述第一烃溶剂的沸点；和
多个金属纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的分散体，其中所述第一溶剂是具有至少一个环状基团的饱和或不饱和C10至C20烃。
3.根据权利要求1所述的分散体，其中所述第一溶剂是选自二环己烷、十氢萘、萘及其组合的化合物。
4.根据权利要求1所述的分散体，其中所述第二溶剂是C10至C18芳基环烷烃。
5.根据权利要求1所述的分散体，其中所述第二溶剂是苯基环己烷。
6.一种方法，所述方法包括：
提供通过混合成分制备的金属纳米颗粒油墨分散体，所述成分包含(a)在1个大气压下具有160℃以上的沸点的第一有机溶剂；(b)在1个大气压下具有230℃以上的沸点的第二有机溶剂，所述第二有机溶剂具有的沸点高于所述第一有机溶剂；和(c)多个金属纳米颗粒；和
将所述油墨分散体打印到基底上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述打印包括：
选择性沉积所述金属纳米颗粒分散体，以在所述基底上形成纳米颗粒油墨图案；和
加热所述沉积的纳米颗粒油墨图案以形成导电金属图案。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述金属图案具有大于1.0X104S/cm的电导率。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述退火在范围为约80℃至约250℃的温度下执行。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述金属纳米颗粒包含选自Al、Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In和Ni中的至少一种金属。
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