时间：2022-12-28 06:30:02
江苏激光联盟导读：
含金属纳米粒子的油墨是印刷电子产品中最常用的导电材料之一。 MNP材料喷墨层提供出色的设计灵活性、高速处理和3D打印功能，包括传感器、太阳能电池板、LED显示屏、晶体管和智能纺织品。 数字印刷电子产品的设计灵活性和其他优点，如产品上市时间的缩短，推动了各领域的新研究。 含金属纳米粒子、锗-二氧化硅、半导体量子点、本征导电高分子胶体、磁性纳米粒子等胶体材料的喷墨已成功应用于各种柔性可穿戴电子对量子光电器件和完全印刷的钙钛矿太阳能电池中。 但印刷零部件的性能与传统制造方法制造的零部件不具有竞争力。 这是制造技术和材料选择方面的课题，因为这些课题没有被全面理解。 金属纳米粒子是印刷电子产品中最常用的导电材料之一，通常需要在印刷(钉扎)时溶剂挥发，然后进行低温焙烧( 120200)，在聚合物基片上形成导电迹线两个过程中进行固着。 低温很重要。 因为纳米粒子与对高温敏感的其他功能/结构有机材料一起打印。 最近，喷墨三维( 3D )打印用于同时选择性共沉积介质和导电材料等不同功能材料，最终实现具有多种功能的宏观多材料物体的生产。 在二维( 2D )和3D打印电子设备中，使用以金属纳米粒子为基础的材料受到极大的关注，但与块状金属相比，金属纳米粒子层低、各向异性的层内(平面)和层间(垂直)的电导率限制了设备的性能，该效果被称为功能各向异性，功能性电子。 众所周知，印刷层的电导率取决于热处理过程，以前是由形态变化和有机残留物引起的。 但是，导致导电性降低的金属纳米粒子低温烧结的详细机理还不十分清楚。 以往，通过印刷装置降低的垂直电导率被认为主要起因于构成纳米粒子的界面(非常小的微米和纳米级)的形状和物理连续性的问题。 但是诺丁汉大学的研究人员首次使用银纳米粒子，表明这是由墨水中的有机化学残留物引起的。 这些残留物添加到油墨中以帮助稳定纳米材料，形成低导电性、非常薄的纳米级层，这些层在垂直方向上干扰印刷样品的导电性。
图1 .喷墨打印AgNP和聚合物稳定剂检测
图解( a .根据需要用原位溶剂蒸发(钉住)含有AgNPs的油墨，按需喷射。 墨水的AgNPs尺寸分布在补充图3中进行了详细说明。 b. AgNPs印刷层的光学像(底部)和化学图)上部)显示为Ag2 )灰色)，C6H10NO )红色)和Si )蓝色)在印刷层的表面，c .对于堆积的液滴和d的2个合并的液滴。 线图表示各图中心的强度。
图2 .喷墨3D打印的AgNP层叠层
在残留有机添加剂在印刷层中的分布更加明确后，研究人员希望继续定义新技术，开发新的油墨配方，以克服基于喷墨的3D打印电子产品的功能各向异性。 诺丁汉大学增材制造中心研究员Gustavo Trindade博士表示，喷墨印刷金属纳米粒子的电导率取决于处理温度，以前是由簇状纳米粒子形状和孔隙率的变化引起的，其作用是只推算有机残留物。 由于这一新知识将使人们能够开发出克服基于喷墨的纳米粒子中功能各向异性的方法，因此提高将吸收这一潜在的转化技术，并与传统制造技术进行竞争。 我们的方法可以迁移到其他基于纳米材料的墨水中，包括石墨烯和功能化的纳米晶体，开发和开发柔性和可穿戴传感器、太阳能电池板、LED显示屏、晶体管、智能纺织品等2D和3D打印电子产品
图3 .多材料喷墨3D打印封装导电银图案中存在残留稳定剂
图解： a是表示器件的层结构的示意图。 b .照片显示封装可以在水中使用仪器。 ToF-SIMS深度轮廓在c顶部和e底部的界面处生成。 介电材料为TPGDA，用C3H3O表示。 PVP为横断面C6H10NO，D .横断面透射电镜照片。 该研究是美国增材制造中心( CfAM )在585万英镑的EPSRC资助的计划补助金下进行的，目的是促进新一代增材制造。 他们的研究成果于2021年5月11日在Communications Materials上发表，题为“residualpolymerstabilisercausesanisotropicelectricalconductivityduringinkjets 诺丁汉IMS (英国大学中唯一的)允许材料的高分辨率无标签3D化学成像，为这项研究提供了信息。
资料来源： gustavof.trindadeetal.residualpolymerstabilisercausesanisotropicelectricalconductivityduringinkjetprintingofmetalnalngetal.ralnalnatalnondetalndetal
