[發明專利]一種中溫石墨烯/銅復合導電漿料的制備及其應用

在審

• 申請號: 201810054925.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108231241A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 林榮銓
• 申請（專利權）人: 林榮銓
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B1/18;H01B1/22;H01B1/24;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 羅莎

石墨烯具有良好的化學穩定性、優異的導電性和機械柔性。但是由于石墨烯分散在導電漿料中之后，石墨烯片層與片層之間難以形成“橋連”式的接觸，即難以形成完美的導電通路，且在片層連接處，存在較大的接觸電阻，使得其形成的導電涂層的表面電阻難以進一步降低。本發明采用液相超聲剝離法制備的石墨烯與納米銅粉共同作為導電填料，采用低溫玻璃粉為粘結劑，與其他有機溶劑和添加劑混合制備出具有高溫粘結性能的石墨烯/銅復合導電漿料。并將其涂覆在陶瓷片表面，通過高溫燒結一段時間后，在陶瓷片表面得到一層具有一定結合力和優異導電性能的石墨烯/銅復合導電涂層。

技術領域

本發明涉及導電涂層，尤其涉及一種中溫石墨烯/銅復合導電漿料以及陶瓷基體表面石墨烯/銅復合導電涂層的制備方法。

背景技術

導電漿料(electricallyconductivepaste)是集材料、冶金、化工、電子技術于一體的電子功能材料，是混合集成電路、敏感元件、表面貼裝技術、電阻網絡、顯示器，以及各種電子分立器件等的基礎材料。隨著信息產業的高速發展，使得器件向微型化、精密化和柔性化等方向發展，國內外很多科研機構對導電漿料的開發和應用產生了濃厚興趣。

導電漿料通常包括功能相、有機載體、粘結相3種組分。即導電相(金、銅、銅、銅和錫-鉍合金等)、有機載體(有機樹脂和溶劑)和/或永久粘接劑(硅酸鹽玻璃等)。根據導電漿料組成的性質，導電漿料大體分為有機型導電漿料、無機型導電漿料和復合型導電漿料。其中，復合型導電漿料以導電金屬粒子為導電相，高分子聚合物為粘結相，具有優異的導電性及機械性能，加工過程相對簡單，重復性及導電穩定性較強，且儲存穩定期較長，具有較高的實用性，有著廣泛的應用前景，目前市面上導電漿料大多數為此類。

碳系導電填料(包括炭黑、石墨、碳纖維及其混合物)常用于導電油墨。近十幾年來碳系導電油墨的研究主要集中在通過導電填料的形貌、配比等因素對導電油墨性能的影響規律。馬曉旭等以炭黑、石墨和銅粉為導電填料，肖爽等以不同形貌和配比的碳粉為導電填料，得出了導電相的種類、形貌對碳漿粘度、電阻等性能的影響。新型的碳系導電填料包括碳納米管(CNTs)和石墨烯，因具有大Π鍵而具備優異的導電性，但在應用中存在穩定分離和分散問題。孫靜等在砂磨條件下利用陽/非離子表面活性劑復配分散碳納米管，與云母或二氧化鈦復合，明顯提高CNTs的分散性，較傳統碳納米管表面吸附帶電荷離子或有機物等方法分散性更好。

作為一種新型碳材料，石墨烯本身具有高導電性與高導熱性，理論上其電子遷移率可達到2×10⁵cm²/V·s，約為硅中電子遷移率的140倍，砷化鎵的20倍，溫度穩定性高，理論上，其電導率可達10⁸S/m，比銅、銅更低，是室溫下導電最好的材料，以石墨烯做為導電漿料中的導電相(導電填料)，可以降低導電漿料的成本。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種中溫石墨烯/銅復合導電漿料以及陶瓷基體表面石墨烯/銅復合導電涂層的制備方法，得到一種具有良好結合力和優異導電性能的石墨烯/銅復合導電涂層。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種中溫石墨烯/銅復合導電漿料的制備方法，包括以下步驟：

(1)在50-100℃條件下，通過磁力攪拌分別將0.5-9wt.％的消泡劑和0.5-9wt.％的增稠劑溶于松油醇中；

(2)在50-100℃條件下，通過磁力攪拌，按照比例依次添加0.5-4wt.％的分散劑、0.5-6wt.％流平劑、0.5-4wt.％增塑劑，攪拌時間為10-30h，得到該導電漿料的有機載體相；

(3)采用稀鹽酸對納米銅粉顆粒進行酸洗，得到呈鮮紅色的納米銅粉；