[發明專利]銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202010161327.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111239183B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 黃風立;于志恒;湯成莉;張禮兵;左春檉
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N27/06
• 代理公司: 嘉興海創專利代理事務所(普通合伙) 33251
• 代理人: 鄭蓓環

1.銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量裝置，其特征在于：包括精確控溫加熱平臺、基板、掩蓋基板、壓板、注射泵組件、動力控制系統；其中，

所述的基板，固定在所述的精確控溫加熱平臺上面；基板上開有微型腔；微型腔包括兩個方形電極槽、注射導線槽和排氣槽；方形電極槽之間通過注射導線槽相連通，其中一個方形電極槽的一側連通排氣槽，排氣槽與外界相通；方形電極槽的一側連接四探針；

所述的掩蓋基板，安裝在所述的基板的上方，且與所述的基板相互貼合，與所述的基板大小相同；掩蓋基板上開有兩個通孔；掩蓋基板上的通孔的中心與相對應的所述的方形電極槽中心重合；

所述的壓板，安裝在所述的掩蓋基板上；壓板上安裝有氣缸；

所述的注射泵組件，包括推桿活塞、注射泵、壓力表、電磁流量閥、流量檢測器和墨水注射噴頭；推桿活塞位于注射泵內，注射泵的出口處安裝有壓力表和電磁流量閥，電磁流量閥出口端接有流量檢測器，流量檢測器的出口處安裝墨水注射噴頭；墨水注射噴頭插入所述的掩蓋基板上的一個通孔內；

所述的動力控制系統，包括注射泵動力組件、步進電機和信號控制器；注射泵動力組件連接所述的推桿活塞；注射泵動力組件連接步進電機；步進電機連接信號控制器，信號控制器同時連接流量檢測器。

2.根據權利要求1所述的銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量裝置，其特征在于所述的墨水注射噴頭處還安裝有位置調整裝置。

3.根據權利要求1所述的銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量裝置，其特征在于所述的方形電極槽的截面積與注射導線槽的截面積比大于20。

4.根據權利要求1所述的銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量裝置，其特征在于所述的基板和掩蓋基板所用的材料相同；所述的基板為玻璃基板；所述的掩蓋基板為玻璃掩蓋基板。

5.一種銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量方法，其特征在于步驟如下，

S1：注射泵內灌注銀納米顆粒導電墨水；

S2：掩蓋基板與基板相貼合，氣缸工作，通過壓板，在掩蓋基板上施加壓力F2；

S3：打開精確控溫加熱平臺電源，對基板和掩蓋基板加熱，溫度加熱到T1，在溫度T1保持t時間；

S4：打開動力控制系統的電源，步進電機工作，帶動注射泵動力組件向下移動，產生F1的推力，從而推動注射泵中的推桿活塞向下運動，擠壓墨水，墨水到達注射泵的出口處；

S5：墨水到達注射泵組件中的墨水注射噴頭，通過掩蓋基板上的通孔，流到基板的方形電極槽內，直到基板上的排氣槽開始有銀納米顆粒導電墨水溢出，在溫度T1，完成銀納米顆粒導電墨水的注射；

S6：完成銀納米顆粒導電墨水的注射后，對精確控溫加熱平臺繼續加熱，即對注射后的基板和掩蓋基板繼續進行加熱，通過四探針測得銀納米顆粒導電墨水的電阻值時的溫度記為T2，并對溫度T2進行保持t時間，然后將保溫t時間內的測得銀納米顆粒導電墨水的電阻值求平均值；

S7：繼續對精確控溫加熱平臺加熱，增加ΔT的溫度，繼續進行保溫t的時間，將保溫t時間內的測得銀納米顆粒導電墨水的電阻值求平均值；

S8：繼續對精確控溫加熱平臺加熱升高ΔT的溫度，直到測得銀納米顆粒導電墨水的電阻值不再下降或出現上升情況，精確控溫加熱平臺停止加熱，得到不同溫度下銀納米顆粒導電墨水在保溫t時間的電阻值的平均值，進而得到銀納米顆粒導電墨水燒結過程中的動態導熱系數。

6.根據權利要求5所述的銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量方法，其特征在于所述的S5中，注射泵組件中的流量檢測器將檢測到的電磁流量閥出口處的流量信號傳輸到信號控制器，信號控制器將流量檢測器傳輸的信號進行處理和對比，如果流量不符合流量要求，信號控制器將處理后的信號傳輸給步進電機，調節步進電機轉速，從而調節裝置的流量大小。

7.根據權利要求5所述的銀納米顆粒導電墨水燒結過程動態導熱系數測量方法，其特征在于：不同溫度下的銀納米顆粒導電墨水的導熱系數計算，基于Wiedemann-Franz法則進行計算：

k_ink(t)＝L_silver·σ(t)·T_ink(t) (1)

其中，式(1)中，k_ink(t)為t溫度下的銀納米顆粒墨水的導熱系數，T_ink(t)為瞬時溫度，σ(t)為t溫度下的銀納米顆粒墨水的瞬態電導率，洛倫茲數L_silver為常數；

由于，

其中，R(t)為銀納米顆粒導電墨水在溫度T和時間t時的電阻值的平均值；將(2)式代入(1)式，得

通過對(3)式的微分迭代求解，確定銀納米顆粒導電墨水在溫度T時，銀納米顆粒導電墨水的導熱系數：

(4)式中，k_ink,ρ_ink,C_p,ink和s分別為納米顆粒墨水的導熱系數、密度、比熱容和墨水吸收的熱量；得

即得到不同溫度下，通過測得的銀納米顆粒導電墨水的電阻值，得到不同溫度下的銀納米顆粒導電墨水的導熱系數。