[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法和用途

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910015697.2
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109852146A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏昂;鄭澤軍;位威
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/03
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法和用途，該墨水由球狀納米顆粒分散于液體中形成，所述球狀納米顆粒為銀殼包覆銅核的Ag@Cu納米顆粒，所述液體為去離子水、乙二醇和丙三醇的混合液；所述球狀納米顆粒的固含量為10～30wt％。本發(fā)明中的球狀納米顆粒由于具有銀殼包覆銅核的特點，不但利于銅氧化穩(wěn)定性的提升，還可以提高其抗電遷移性。因此該納米顆粒制備的導(dǎo)電墨水具有較好的穩(wěn)定性，且印刷在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或相片紙等柔性基底上的導(dǎo)電圖案呈現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和附著性。基于本發(fā)明的墨水打印的導(dǎo)電膜具有柔性可彎折的特點，在彎曲情況下導(dǎo)電性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬導(dǎo)電納米顆粒領(lǐng)域，特別涉及一種針對噴墨打印在柔性基底上的核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法。

背景技術(shù)

應(yīng)用于印刷油墨的導(dǎo)電材料一直在不斷發(fā)展，因其巨大的潛力而得到廣泛開發(fā)應(yīng)用于各種電子設(shè)備，如射頻識別(RFID)、光伏電池、導(dǎo)電電路、傳感器、顯示器等。碳納米管、導(dǎo)電聚合物和石墨烯等材料已被用于導(dǎo)電印刷油墨，但這些油墨往往具有較低的導(dǎo)電性和較差的化學(xué)性質(zhì)，并且在這些油墨在柔性基底上的附著性較差，噴墨打印的效果也不是很精細(xì)，而金屬納米顆粒應(yīng)用于印刷油墨中將會有效地解決上述問題。

銀納米顆粒已廣泛用于導(dǎo)電油墨，其具有高導(dǎo)電性和較好的氧化穩(wěn)定性。然而，銀納米顆粒的高價格和其嚴(yán)重的電遷移，即在電場作用下使金屬離子發(fā)生遷移，當(dāng)器件工作時，金屬互連線內(nèi)有一定電流通過，金屬離子會沿導(dǎo)體產(chǎn)生輸運(yùn)，其結(jié)果會使導(dǎo)體的某些部位產(chǎn)生空洞或晶須阻礙了其在印刷油墨中的應(yīng)用。

由于銅與貴金屬(金、銀)相比，具有優(yōu)異的等效導(dǎo)電性(僅比銀低6％)和較低的價格，因此銅納米顆粒被認(rèn)為是用于印刷油墨的銀納米顆粒的替代物，然而，銅納米顆粒在空氣環(huán)境條件下容易氧化，其氧化物將對電導(dǎo)率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

作為優(yōu)化方案，Ag@Cu核殼納米顆粒非常適合作為印刷油墨的替代品。銅的應(yīng)用不僅降低了成本，而且降低了電遷移的可能性，同時，外部銀殼可以鈍化內(nèi)部銅核以避免其發(fā)生氧化。與此同時，根據(jù)不同的固重比和溶劑的比例來調(diào)試墨水以在PET上實現(xiàn)較好的附著。目前制備Ag@Cu核殼納米顆粒的方法主要有利用磁場制備法、高溫?zé)釘D壓法、化學(xué)脫合金法、電鍍法等，但是利用磁場制備法和高溫擠壓法等方法所需設(shè)備昂貴，化學(xué)脫合金法、電鍍法等方法實驗條件較為苛刻。

中國專利CN 101088670 A公開了一種Cu-Ag核殼復(fù)合金屬粉末的制備方法，采用直接鍍法對銅顆粒進(jìn)行預(yù)鍍隨后進(jìn)行兩次葡萄糖浴包覆一層銀層，但是所需試劑不環(huán)保，步驟復(fù)雜且制備的顆粒為微米級別。中國專利CN 102950282 A公開了一種銀銅包覆粉的制備方法，采用超聲攪拌還原的方法，但反應(yīng)涉及硝酸、硫酸等強(qiáng)酸溶劑，且制得的粉末形狀不均一，球狀與片狀同時存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水存在的問題，提供一種核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法和用途，制備方法簡單、易于操作。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水，其由球狀納米顆粒分散于液體中形成，所述球狀納米顆粒為銀殼包覆銅核的Ag@Cu納米顆粒，所述液體為去離子水、乙二醇和丙三醇的混合液；所述球狀納米顆粒的固含量為10～30wt％。

一種核殼結(jié)構(gòu)Ag@Cu納米顆粒導(dǎo)電墨水的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制銅源前驅(qū)液：取硫酸銅(CuSO₄)置于反應(yīng)容器中，加入乙二醇(EG)，磁力攪拌均勻配制成銅源前驅(qū)物溶液；

(2)加入還原劑和分散劑：在步驟(1)中得到的銅源前驅(qū)物溶液中加入作為還原劑的一水合次磷酸鈉(NaH₂PO₂·H₂O)和作為分散劑的聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)；