RFID天线用多形貌PVP包覆纳米银UV导电油墨的制备及其性能研究

发布时间：2017-08-06 20:08

  本文关键词：RFID天线用多形貌PVP包覆纳米银UV导电油墨的制备及其性能研究

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【摘要】：互联网的发展普及和人们对便利生活的追求,加速了物联网技术的发展繁荣。物联网技术在以实现物品跟踪和信息传递为目标的物流管理中发挥着重要作用,而射频识别(RFID)技术是实现物联网的关键技术。天线为RFID标签的关键部分,其制作方式的改革得益于印刷电子技术的发展。其中,导电油墨的研发对降低天线制造成本意义重大。本文旨在开发兼具高导电性和良好力学抵抗性能的纳米银油墨。制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的球、线、片状纳米银,产物经离心、清洗、再分散、旋蒸,获得高浓度纳米银乙醇分散液。用纳米银分散液、溶剂及丙烯酸树脂配置UV导电油墨,探讨不同形貌纳米银对油墨导电性能及墨层力学性能的影响。首先,在液相还原法中,用水合联氨和硝酸银制备PVP包覆的粒径小且均匀的球形纳米银。探讨了溶剂种类、PVP与硝酸银的摩尔比、水合联氨浓度及反应温度对银粒度的影响。结果,在硝酸银乙醇溶液中,PVP/硝酸银(摩尔比)=1.5,水合肼乙醇溶液体积浓度3.23%,反应温度80℃,磁力剧烈搅拌条件下,控制水合联氨的滴加速度,制备了粒径分布在20-60nm,平均粒径35nm的纳米银球。然后,用多元醇法,在高温回流条件下用乙二醇还原硝酸银制备PVP包覆的纳米银线,探讨了反应时间,PVP与硝酸银的摩尔比,PVP分子量,反应温度对纳米银线合成的影响。结果,当PVP K30/硝酸银(摩尔比)=6时,乙二醇与硝酸银在160℃高温回流下反应1h,合成了横截面直径约40nm,长径比高达250的纳米银线。最后,利用硼氢化钠对硝酸银的还原作用,过氧化氢的蚀刻作用,柠檬酸三钠的络合作用以及PVP的包覆作用合成了边长70-110nm,厚度20-30nm的类三角纳米银片。将纳米银分散液按比例分散至乙二醇、异丙醇的混合体系中,添加丙烯酸酯制备纳米银UV导电油墨。对比分析不同形貌纳米银UV油墨的导电效果及墨层的力学性能。结果,对于银含量为油墨固含量66.5wt%的导电油墨,纯银球油墨的电导率为0.82×105S/m,银球掺杂等比例银线的油墨电导率达2.1×105S/m,银球、银线、银片等比例掺杂的油墨电导率可达2.73×105S/m。含银球、银线、银片的油墨层中,导电粒子形成的导电通路更加完善,油墨导电性显著提高。在对墨层的抗撕拉、耐摩擦及耐弯曲性能测试时,发现银线和银片能有效改善墨层的力学性能。
【关键词】：纳米银 导电油墨 导电性能 力学性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS802.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 前言11-12
• 1.2 导电油墨的构成及导电机理12-14
• 1.2.1 导电油墨的成分与各组分作用12-14
• 1.2.2 导电油墨的导电机理14
• 1.2.2.1 渗流作用14
• 1.2.2.2 隧道效应14
• 1.2.2.3 场致发射14
• 1.3 导电油墨的研究进展14-17
• 1.4 纳米银的合成及研究进展17-22
• 1.4.1 纳米银的合成方法17
• 1.4.2 纳米银粒子的形成过程17-19
• 1.4.3 不同形貌和尺寸纳米银的性能19-20
• 1.4.4 纳米粒子尺寸和形貌的控制方法20-21
• 1.4.5 纳米银的研究进展21-22
• 1.5 本文研究目的和内容22-25
• 第二章 球形纳米银的制备25-41
• 2.1 前言25
• 2.2 实验药品与仪器25-26
• 2.2.1 实验药品25-26
• 2.2.2 实验仪器26
• 2.3 样品合成26-27
• 2.4 样品表征方法27-29
• 2.4.1 紫外-可见光谱表征27-28
• 2.4.2 纳米银形貌粒度表征28
• 2.4.3 纳米银的红外表征28
• 2.4.4 纳米银的XRD表征28-29
• 2.5 实验结果与讨论29-39
• 2.5.1 不同溶剂类别对纳米银形貌粒度的影响29-36
• 2.5.1.1 纳米银颗粒的紫外-可见光谱分析29-30
• 2.5.1.2 纳米银SEM和马尔文粒度分析30-35
• 2.5.1.3 纳米银的红外分析35
• 2.5.1.4 纳米银XRD分析35-36
• 2.5.2 PVP和硝酸银的摩尔比对粒度的影响36-37
• 2.5.3 水合肼体积浓度对纳米银粒子粒度的影响37-38
• 2.5.4 不同反应温度条件对纳米银粒子粒度的影响38-39
• 2.6 实验小结39-41
• 第三章 纳米银线的合成41-49
• 3.1 前言41
• 3.2 实验药品与仪器41-42
• 3.2.1 实验药品41
• 3.2.2 实验仪器41-42
• 3.3 纳米银线的合成42
• 3.4 实验结果与讨论42-47
• 3.4.1 PVP/AgNO3的摩尔比对银线的影响42-44
• 3.4.2 反应时间条件对银线生长的影响44-45
• 3.4.3 不同分子量PVP对纳米银线合成的影响45-46
• 3.4.4 反应温度条件对纳米银线合成过程的影响46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 片状纳米银的合成49-57
• 4.1 前言49-50
• 4.2 实验药品与仪器50-51
• 4.2.1 实验药品50
• 4.2.2 实验仪器50-51
• 4.3 片状纳米的合成51-52
• 4.4 实验结果与讨论52-56
• 4.4.1 各反应物的作用机理探究52-54
• 4.4.2 片状纳米银的表征54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 UV导电油墨的配置57-69
• 5.1 前言57-58
• 5.2 实验仪器及药品58-59
• 5.3 纳米银的纯化及固含量的计算59-60
• 5.3.1 球形纳米银的离心及固含量计算59
• 5.3.2 纳米银线的离心及固含量计算59
• 5.3.3 纳米银片的离心及固含量计算59-60
• 5.4 导电油墨的配置60
• 5.4.1 UV导电油墨的配置60
• 5.4.2 样品墨层的制备60
• 5.5 实验结果与讨论60-67
• 5.5.1 纳米银对UV油墨固化的影响60-61
• 5.5.2 纳米银墨层的SEM表征61-62
• 5.5.3 UV导电油墨导电性能表征62-63
• 5.5.4 样品墨层的力学性能表征63-67
• 5.5.4.1 墨膜层抗撕拉测试63-64
• 5.5.4.2 墨膜层抗摩擦测试64-65
• 5.5.4.3 墨膜层耐弯曲性能测试65-67
• 5.5.4.4 油墨印刷方式的选择67
• 5.6 本章小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78-79
• 附件79

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