CN113284672B - 一种银纳米线导电浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种银纳米线导电浆料的制备方法，属于柔性导电电子浆料制备领域，将银纳米线分散在无水乙醇中，得银纳米线溶液A，选择PVP为分散剂，以水和无水乙醇为溶剂，得PVP溶液B，选择羧甲基纤维素钠为载体，以水为溶剂配置载体溶液C，将B：C按照质量比1：10的比例混合后，选择海藻酸钠为添加剂，得到D，将A、D按照质量比1：1混合均匀后超声5‑7min得到浆料，由于浆料中主要使用水作为溶剂，其固化温度在50℃以下，并且可以采取室温晾干，因而大大降低了固化温度；其次浆料中所用的材料均为无毒害化合物，且浆料中主要溶剂为水，为环境友好型浆料。

Description

一种银纳米线导电浆料的制备方法
技术领域
本发明属于柔性导电电子浆料制备领域，具体涉及到一种银纳米线导电浆料的制备方法。
技术背景
柔性电子作为一种新兴的技术，随着可穿戴智能电子器件的广泛应用，越来越受到人们的重视。由于柔性基板的特殊性，传统的硅基微电子器件制造技术不适合低成本大规模制备柔性电子器件。相比之下，印刷电子技术具有低能耗、低消耗、绿色环保、灵活性强、设备投资低等优点。简单的制造工艺允许大规模生产传统电子产品。在印刷电子领域，由于金属纳米材料具有尺寸小、烧结温度低、浆料配方易制备等优点，人们将研究重点放在了基于金属纳米材料的导电浆料的制备上。
目前，基于金属纳米粒子（NPs）的导电浆料最常用于印刷电子产品，其中导电相主要是银、铜和银包铜纳米粒子。导电浆料在印刷后经过热烧结，纳米颗粒熔合形成导电通路从而导电。金属纳米粒子基导电浆料的烧结温度一般在150℃以上。然而，常规PET、纸等柔性基板，其耐高温性能较差，难以在150℃以上对其烧结，因此必须开发针对于柔性基材的专用浆料。
发明内容
本发明利用银纳米线（Ag nanowires，AgNWs）具有较高的长宽比，形成导电网络时只形成少量的电阻接触点，因此可以在不经过高温烧结的情况下就能形成导电通路，公开了一种银纳米线导电浆料的制备方法，制得的成品是用于柔性电路的银纳米线丝网印刷导电浆料，是一种低温固化、无毒害环境友好型的导电浆料。
技术方案是：
一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤1：将银纳米线分散在无水乙醇中，其质量百分比浓度为5wt%-10wt%，得银纳米线溶液，A；
步骤2：选择PVP为分散剂，以水和无水乙醇为溶剂，配置质量百分比浓度为5wt%-10wt%的PVP溶液，B；
步骤3：选择羧甲基纤维素钠为载体，以水为溶剂配置质量百分比浓度为3wt%-5wt%的载体溶液，C；
步骤4：将B：C按照质量比1：10的比例混合后，选择海藻酸钠为添加剂，加入量为B+C总质量的0.25-0.5wt%，得到D；
步骤5：将A、D按照质量比1：1混合均匀后超声5-7min得到浆料。
进一步地，步骤1中银纳米线，其长度为20-30μm，直径为30-60nm，所述银纳米线溶液A使用前需要通过超声进行分散，其超声时间为3-7min，超声时间过长会导致银纳米线断裂。
进一步的:步骤2中所述PVP分子量为40000或58000或360000或1300000，优选的为58000分子量的PVP，溶剂中水与无水乙醇的质量比为3.5：1。
进一步的:步骤4中的海藻酸钠其分子量优选的为50000。
进一步的:步骤5中的混合采取机械搅拌混合，其转速为150r/min-300r/min，混合时间为10min-30min。
本发明的原理：采用银纳米线作为主导电相配置浆料，使用银纳米线比常规银粉更具优势，因为一维线状的独特结构，因而在导电性与柔韧性上更具优势。然而其独特的形貌，也会影响浆料的流变性与印刷性，为此选取的羧甲基纤维素钠与PVP来调节浆料的印刷性能。羧甲基纤维素钠作为载体一方面提高浆料的黏度，另一方面能够提高触变性，PVP能吸附在银线表面，提高银线分散性。海藻酸钠一方面提高浆料成膜性能，且能提高浆料对基材的附着能力。通过选择不同比例的分散剂、载体和添加剂，可以配置出黏度合适，印刷性能优异且导电性好的浆料。
由于浆料中主要使用水作为溶剂，因此其固化温度在50℃以下，并且可以采取室温晾干，因而大大降低了固化温度。其次浆料中所用的材料均为无毒害化合物，且浆料中主要溶剂为水，因此其为环境友好型浆料。
具体实施方式
一种银纳米线导电浆料的制备方法：
选择长度为20-30μm，直径为30-60nm的银纳米线分散在无水乙醇中，配置银纳米线溶液，A；
称取PVP，加入水和无水乙醇中（水与无水乙醇的质量比例为3.5：1），边搅拌边加热混合直至整个溶液澄清透明，随后进行超声3min除去样品中的气泡，静置5min，得到B；
称取羧甲基纤维素钠加入水中搅拌混合直至其变为无色透明糊状得到C；
称取1gB与10gC混合搅拌均匀，再向其中加入海藻酸钠(Mw=50000)混合均匀，得D；
对AgNWs分散液A超声分散3-7min，以质量比1:1加入D中，搅拌混合均匀后超声5-7min得到浆料，搅拌转速为150r/min-300r/min，混合时间为10min-30min。
实施例1-6，制备方法如上述，各实施例中工艺参数如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
上表中选择纸为基材(普通A4纸)，选用300目丝网，印刷后在50℃烘箱中固化10min用HIOKI的RM3545电阻计测量阻值。

Claims (7)

1.一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤1：将银纳米线分散在无水乙醇中，其质量百分比浓度为5wt%-10wt%，得银纳米线溶液，A；
步骤2：选择PVP为分散剂，以水和无水乙醇为溶剂，配置质量百分比浓度为5wt%-10wt%的PVP溶液，B；
步骤3：选择羧甲基纤维素钠为载体，以水为溶剂配置质量百分比浓度为3wt%-5wt%的载体溶液，C；
步骤4：将B：C按照质量比1：10的比例混合后，选择海藻酸钠为添加剂，加入量为B+C总质量的0.25-0.5wt%，得到D；
步骤5：将A、D按照质量比1：1混合均匀后超声5-7min得到浆料。
2.根据权利要求1所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤1中银纳米线，其长度为20-30μm，直径为30-60nm。
3.根据权利要求2所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，所述银纳米线溶液A使用前需要通过超声进行分散，其超声时间为3-7min。
4.根据权利要求1所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述PVP分子量为40000或58000或360000或1300000。
5.根据权利要求1所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤2中水与无水乙醇的质量比为3.5：1。
6.根据权利要求1所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤4中的海藻酸钠其分子量为50000。
7.根据权利要求1所述的一种银纳米线导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤5中的混合采取机械搅拌混合，其转速为150r/min-300r/min，混合时间为10min-30min。
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