CN1199795C - 喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 - Google Patents
喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1199795C CN1199795C CN 01128005 CN01128005A CN1199795C CN 1199795 C CN1199795 C CN 1199795C CN 01128005 CN01128005 CN 01128005 CN 01128005 A CN01128005 A CN 01128005A CN 1199795 C CN1199795 C CN 1199795C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal oxide
- organic solvent
- water
- ink
- prepare
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 title abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 16
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 5
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims description 4
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- NKFNBVMJTSYZDV-UHFFFAOYSA-N 2-[dodecyl(2-hydroxyethyl)amino]ethanol Chemical group CCCCCCCCCCCCN(CCO)CCO NKFNBVMJTSYZDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000004141 Sodium laurylsulphate Substances 0.000 claims description 3
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical group [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
Abstract
一种喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法,其操作步骤:1)以可溶的金属化合物为原料,将其溶解在水或有机溶剂中,所述原料与水或有机溶剂的重量比为1-30∶100-200;或将金属氧化物的纳米颗粒分散在水或有机溶剂中,所述原料与水或有机溶剂的重量比为1-30∶100-200;2)加入添加剂,加入量为水或有机溶剂重量的0.01-5%,以控制墨水的粘度20-60mPa·s、表面张力为20-40mNm-1,配成性能稳定的金属氧化物墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术沉积到基片上;4)将所述沉积到基片上的膜层经200-700℃的热处理,反应形成金属氧化物功能薄膜。它具有不需模板,制备成本低,周期短,可逐点控制图形和成份等特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属氧化物薄膜技术,具体地说是一种喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法。
背景技术
金属氧化物具有许多特殊的物理化学性能,制备具有一定结构、成份和图案的金属氧化物薄膜材料是许多现代功能器件的基础。制备具有特定图案的功能材料薄膜目前主要采取平版印刷和厚膜印刷等技术。平板印刷技术首先采用真空镀膜等薄膜制备工艺制备薄膜,然后采用光刻和化学腐蚀的方法制备出特定图型。厚膜印刷技术首先制备模板和材料浆料,然后印刷到基片上,再经过烧结得到膜层。这些技术都需要制备模板,设备昂贵,制备成本高,周期长。
喷墨打印技术是现代办公印刷中普遍采用的主要技术之一,按照喷墨方式分为连续式和随机式两类。连续喷墨技术利用压电驱动装置对喷头中墨水施加固定压力,使其连续喷射,利用偏转电极改变墨水滴的飞行方向而形成图案。随机式喷墨技术只在需要时喷墨,它主要有气泡式和压电式两种。气泡式在喷头的管壁上设置加热器,在电脉冲作用下,加热器上形成很小的气泡,气泡受热膨胀产生压力驱动墨滴喷出喷嘴。压电式利用微压电元件作换能器,在脉冲电压作用下产生压力波驱动墨滴喷出喷嘴。一般打印机中配置多个喷墨系统,每个喷墨系统同装有不同颜色墨水的墨盒连接,可以打印丰富多彩的图案。近年来,研究人员开始尝试把它用于平面功能材料的制备,并取得一些初步的结果,如制备聚合物导电膜(D.Pede,G.erra,and De Rossi,Mater.Sci.Eng.C.5(1998)289),制备彩色有机发光二极管(S.-C.Chang,et al,Adv.Mater.11(1999)734),通过含有表面活性剂的具有自组织功能墨水制备功能纳米结构图形(H.Y.Fan,et al,Nature,405(2000)56)。喷墨打印技术作为功能材料特别是平面功能材料的制备手段,由于它具有易于制备复杂图形,并可逐点控制成分的特点,可望在一定情况下用于取代现有的复杂的镀膜、平板印刷等工艺。利用喷墨打印技术来制备金属氧化物功能薄膜还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备成本低,周期短,不需模板,直接制备图形的喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:按如下步骤操作:1)以可溶的金属化合物为原料,将其溶解在水或有机溶剂中,所述原料与水或有机溶剂的重量比为1-30∶100-200;2)加入添加剂,加入量为水或有机溶剂重量的0.01-5%,以控制墨水的粘度为20-60mPa·s、表面张力为20-40mNm-1,配成性能稳定的金属氧化物墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术沉积到基片上;4)将所述沉积到基片上的膜层经200-700℃的热处理,反应形成具有特定图形的金属氧化物功能薄膜;
另外,本发明步骤1)中所述原料为金属氧化物纳米颗粒,将其分散在水或有机溶剂中;
本发明所述水可为去离子水;所述有机溶剂可为无水乙醇;所述添加剂采用表面活性剂或高分子聚合物;所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子型表面活性剂;所述阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠等;所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵等;所述非离子型表面活性剂为十二烷基二乙醇胺、聚乙烯醇等。
本发明原理为:采用可加热反应生成金属氧化物的原料溶于去离子水或有机溶剂中,或采用金属氧化物的纳米颗粒分散在去离子水或有机溶剂中制成喷墨墨水,通过加入表面活性剂或高分子聚合物及其它试剂调节墨水的稳定性、表面张力、粘度等各种性能,用常规喷墨打印机将墨水涂覆在基片上,经一定温度的热处理得到具有一定图形的金属氧化物薄膜。
本发明具有如下优点:
采用本发明可以制备多种金属氧化物薄膜材料,如Fe2O3、SnO2、TiO2、SiO2、ZnO、NiO、BaTiO3、PZT等一元和多元、多层金属氧化物材料;可简单方便地逐点控制膜层的图形和成份,输出的图形具有精度高,边界清晰,分布均匀等特点,实现按照给定的成份及图形要求制备具有特殊要求的一元或多元复合金属氧化物功能薄膜材料;另外应用范围广,本发明特别适合制备成份和图形复杂的功能器件的敏感膜层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备氧化铁薄膜:
按如下步骤操作:1)取10g金属化合物FeCl3为原料,将其溶解在200ml去离子水中,置于反应器中在一定温度下水解形成氧化铁纳米颗粒沉淀;本实施例反应器温度为80℃,所述原料与去离子水的重量比为10∶200;2)用离心机离心清洗数次后加入去离子水100ml,在强力搅拌下加入分散剂聚乙烯醇1g,加入量为去离子水重量的1%,以控制墨水的粘度小于50mPa·s(室温)、表面张力为30mNm-1配成氧化铁喷墨墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术沉积到氧化铝陶瓷基片上;4)将所述沉积到基片上的薄膜经400℃的热处理,形成氧化铁薄膜;所述原料还可以为Fe(NO)3。
实施例2
制备氧化锡薄膜:
按如下步骤操作:1)取10g金属化合物SnCl2为原料,将其溶解在100ml有机溶剂无水乙醇中,置入回流器中,本实施例回流温度为80℃、回流时间为36小时;在回流过程中可以看到产生大量烟雾,为HCl;在反应形成的锡醇化物中加入无水乙醇使体积为100ml;所述原料与有机溶剂的重量比为10∶100;2)加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.5g,加入量为有机溶剂重量的0.5%,以控制墨水的粘度为40mPa·s(室温)、表面张力为40mNm-1,配成金属氧化锡喷墨墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术沉积到氧化铝陶瓷基片上;4)将所述沉积到基片上的薄膜经600℃的热处理,反应形成氧化锡薄膜。
实施例3
制备氧化锌薄膜:
按如下步骤操作:1)取15g金属化合物醋酸锌为原料,将其溶解在100ml去离子水中,所述原料与水的重量比为15∶100;2)加入分散剂十二烷基硫酸钠0.3g,加入量为水重量的0.3%,以控制墨水的粘度为30mPa·s(室温)、表面张力为30mNm-1,配成氧化锌墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术按预定图形喷涂沉积到氧化铝陶瓷基片上;4)将所述沉积到基片上的膜层经550℃的热处理,反应形成氧化锌薄膜。
本发明还可采用阴离子表面活性剂如硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠,非离子型表面活性剂如十二烷基二乙醇胺等作分散剂或高分子聚合物。
采用本发明可制备出多种金属氧化物薄膜或多层金属氧化物薄膜。
Claims (5)
1.一种喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法,其特征在于按如下步骤操作:1)以可溶的金属化合物为原料,将其溶解在水或有机溶剂中,所述原料与水或有机溶剂的重量比为1-30∶100-200;2)加入添加剂,加入量为水或有机溶剂重量的0.01-5%,以控制墨水的粘度为20-60mPa·s、表面张力为20-40mNm-1配成性能稳定的金属氧化物墨水;3)将所述墨水注入到墨盒中,采用常规喷墨打印技术沉积到基片上;4)将所述沉积到基片上的膜层经200-700℃的热处理,反应形成具有特定图形的金属氧化物功能薄膜;步骤1)中所述原料为金属氧化物纳米颗粒,将其分散在水或有机溶剂中;所述水为去离子水;所述有机溶剂为无水乙醇;所述添加剂采用表面活性剂或高分子聚合物。
2.按照权利要求1所述喷墨打印制备金属氧化物薄膜的方法,其特征在于:所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子型表面活性剂。
3.按照权利要求2所述喷墨打印制备金属氧化物薄膜的方法,其特征在于:所述阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
4.按照权利要求2所述喷墨打印制备金属氧化物薄膜的方法,其特征在于:所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
5.按照权利要求2所述喷墨打印制备金属氧化物薄膜的方法,其特征在于:所述非离子型表面活性剂为十二烷基二乙醇胺、聚乙烯醇。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 01128005 CN1199795C (zh) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 01128005 CN1199795C (zh) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1400107A CN1400107A (zh) | 2003-03-05 |
CN1199795C true CN1199795C (zh) | 2005-05-04 |
Family
ID=4667908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 01128005 Expired - Fee Related CN1199795C (zh) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1199795C (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100830871B1 (ko) * | 2006-10-11 | 2008-05-21 | 삼성전기주식회사 | 비분산성 금속 나노입자의 표면개질방법 및 이에 의해표면개질된 잉크젯용 금속 나노입자 |
CN102002275B (zh) * | 2010-12-13 | 2012-12-05 | 尚越光电科技有限公司 | 一种氧化锌墨水的制备方法 |
KR101757034B1 (ko) | 2011-12-27 | 2017-07-26 | 쉔젠 비와이디 오토 알앤디 컴퍼니 리미티드 | 잉크 조성물, 표면 금속화 방법, 및 얻을 수 있는 물품 |
CN103184440B (zh) * | 2011-12-27 | 2015-12-02 | 比亚迪股份有限公司 | 一种表面选择性金属化的制品及其制备方法 |
CN102775847B (zh) * | 2012-07-16 | 2014-10-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种用于制备氧化锌基薄膜的墨水的制备方法 |
CN104099586B (zh) * | 2013-04-15 | 2017-04-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种薄膜的制备方法 |
CN107903712A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-04-13 | 福州大学 | 一种喷墨打印技术中的半导体金属氧化物墨水及使用方法 |
CN108145165B (zh) * | 2017-12-13 | 2019-11-08 | 天齐锂业股份有限公司 | 3d打印制备金属锂带的方法 |
CN110423516B (zh) * | 2018-09-04 | 2022-04-19 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 墨水及其制备方法和气敏传感器薄膜 |
CN111239203B (zh) * | 2018-11-29 | 2022-05-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种氧化铜薄膜的制备方法 |
-
2001
- 2001-08-03 CN CN 01128005 patent/CN1199795C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1400107A (zh) | 2003-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1199795C (zh) | 喷墨打印制备金属氧化物功能薄膜的方法 | |
Pan et al. | Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing | |
Perednis et al. | Morphology and deposition of thin yttria-stabilized zirconia films using spray pyrolysis | |
TWI240675B (en) | Pattern formation substrate and pattern formation method | |
WO2005115637A1 (en) | Forming method, unit and material for pattern films, and product gained by said method | |
US20080036799A1 (en) | Processes for printing arrays of substantially parallel lines | |
Nur et al. | Ink-jet printing of gold conductive tracks | |
WO2007012378A1 (de) | Ätzmedien für oxidische, transparente, leitfähige schichten | |
EP2826825B1 (en) | Ceramic inkjet inks | |
CN1199794C (zh) | 喷墨打印制备金属薄膜的方法 | |
EP2232568A2 (en) | Processes for forming photovoltaic conductive features from multiple inks | |
Cao et al. | Numerical analysis of droplets from multinozzle inkjet printing | |
KR100729719B1 (ko) | 잉크젯 프린팅용 전도성 잉크 조성물 및 이를 이용한 금속패턴 형성방법 | |
Angelo et al. | Synthesis and inkjet printing of aqueous ZnS: Mn nanoparticles | |
JP6071913B2 (ja) | インクジェット用導電インク組成物 | |
Karami et al. | A layer-by-layer green inkjet printing methodology for developing indium tin oxide (ITO)-based transparent and conductive nanofilms | |
EP2775807A1 (en) | Base material for forming electroconductive pattern, circuit board, and method for producing each | |
Gensler et al. | 82‐5: Late-News Paper: High‐Resolution Printing for Future Processing of RGB OLED Displays | |
CN102775847B (zh) | 一种用于制备氧化锌基薄膜的墨水的制备方法 | |
CN101580345A (zh) | 喷墨印刷制备tco薄膜的方法 | |
CN106587041A (zh) | 一种基于喷墨打印技术的薄膜制备装置及制备方法 | |
Shavdina et al. | Effect of ink formulation on the inkjet printing process of Al–ZnO nanoparticles | |
Yadav et al. | Nano-inks based on metal oxides for electronic industries | |
US20110169884A1 (en) | Method for forming conductor pattern, wiring board, and liquid droplet ejecting apapratus | |
Dzik et al. | Fabrication of Metal Oxide Nanostructures by Materials Printing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |