水基石墨烯-铜复合导电浆料的制备及性能

发布时间：2021-01-28 15:52

　　采用水基载体替代有机载体,以粒径为5和15μm的混合铜粉作为主导电相,添加少量石墨烯为导电增强相,按一定的质量配比制备水基石墨烯-铜复合导电浆料。用四探针测试仪、SEM等分析测试手段研究水基载体对浆料性能的影响,分析其导电机理并建立导电相连接模型。结果表明,在m（去离子水）∶m〔羧甲基纤维素钠（CMC）〕∶m〔聚乙二醇（PEG）〕∶m（消泡剂）=96.9∶1.5∶1.5∶0.1的条件下制备的水基载体性能较好;水基载体含量为30%（质量分数）时,制备的水基石墨烯-铜复合导电浆料具有优良的印刷性能,且电阻率较小,为1.65 mΩ·cm;添加石墨烯的水基复合浆料较纯铜浆料电阻率降低了97.1%,较有机载体制备的石墨烯-铜复合浆料电阻率降低了75.78%。制得的导电膜更平坦、致密,导电相间的接触更紧密,大量的石墨烯在铜粉间隙之间或横向搭接,或径向填充,与铜粉形成并联或串联的导电通道,从而形成致密的导电网络,改善复合浆料的导电性能。 

【文章来源】：精细化工. 2020,37(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

铜粉预处理前后照片

选用粒径为5和15μm的铜粉（质量比为3∶1）作为主导电相，片径为5μm、厚度为1～5 nm预处理后的石墨烯作为导电增强相，再与无铅玻璃粉（型号为XY-820，熔点为435℃）和预先制备好的水基载体A、B按一定质量比进行混合。经本课题组多次实验证明，当复合导电相[m(混合铜粉)∶m(石墨烯)=97∶3]、水基载体和玻璃粉的质量比为62∶30∶8时，制备的复合浆料各项性能最好。再经过丝网印刷技术将复合浆料印刷在经过无水乙醇清洗过的Al2O3陶瓷基板上，然后将样品置于自蔓延燃烧合成反应釜中，在氮气保护下以5℃/min的速度加热至460℃保温20 min，随炉冷却即得到水基石墨烯-铜复合导电浆料导电膜，制备过程见图2。2 结果与讨论

不同温度下水基载体的挥发性如图3所示。室温下，水基载体的挥发性极小，随着温度的升高，水基载体的挥发性加快。在460℃烧结温度下保温20 min，水基载体基本上完全挥发。这说明制得的水基载体在常温下是稳定的，可以保证印刷时所需的最佳黏度，制备的水基石墨烯-铜复合浆料能够印刷完整；当烧结温度达到460℃后，保温20 min，载体能够挥发完全，导电膜形成致密的网络，确保了其优异的导电性。2.2 不同水基载体含量对复合浆料导电性能的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯对微胶囊铜电子浆料导电性能的影响[J]. 刘晓妮,屈银虎,成小乐,尚润琪,刘毅,刘少飞,符寒光.  化工新型材料. 2018(11)
[2]有机载体对石墨烯-铜复合浆料性能的影响[J]. 屈银虎,时晶晶,成小乐,周宗团,祁志旭,袁建才,左文婧,王蕾.  化工新型材料. 2018(09)
[3]有机载体对紫外光固化银包铜导电胶性能的影响[J]. 简晓燕,苏晓磊,边慧.  化工新型材料. 2018(04)
[4]石墨纳米片对铜电子浆料导电性的影响[J]. 时晶晶,屈银虎,成小乐,周宗团,符寒光,祁志旭.  材料科学与工艺. 2018(03)
[5]高温烧结型铜电子浆料的导电性[J]. 王翔,屈银虎,成小乐,祁攀虎,时晶晶,祁志旭,尚润琪.  西安工程大学学报. 2017(01)
[6]无铅玻璃粘结相对铜导电浆料性能的影响[J]. 蒙青,屈银虎,成小乐,刘新峰,周宗团,崔航兵.  功能材料. 2016(02)
[7]不同分散剂对SiC泡沫陶瓷水基浆料性能的影响[J]. 黄晶,张军战,张颖,石鑫.  铸造. 2016(02)
[8]铜电子浆料的制备及性能[J]. 王艳萍,苏晓磊,屈银虎,王俊勃,赵凯莉.  材料科学与工程学报. 2015(06)
[9]铜电子浆料的抗氧化研究和进展[J]. 刘新峰,屈银虎,郑红梅,姜鑫.  应用化工. 2014(08)
[10]有机载体及烧结工艺对银浆料导电性能的影响[J]. 甘卫平,潘巧赟,周建.  矿冶工程. 2014(02)



本文编号：3005266