纳米银线的制备及其焊接工艺对薄膜性能的影响

发布时间：2017-10-18 07:50

  本文关键词：纳米银线的制备及其焊接工艺对薄膜性能的影响

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【摘要】：占据触摸屏和显示器行业主导地位的ITO(氧化铟锡)透明导电膜无法满足一些柔性电子设备的需求,开始呈现出许多的缺点,所以急需研制出它的替代产品。纳米银线由于其优异的性能被认为是二十一世纪最有可能替代ITO的材料,然而,由于制备方法的限制,纳米银线仍不能实现大规模量化生产,并且纳米银线间的节点电阻也制约了其在导电薄膜中的应用。因此,本文通过引入纳米银线的焊接工艺,改善薄膜性能。展开对纳米银线焊接工艺的研究有很好的理论和现实意义。本文采用改进后多元醇还原法制备纳米银线。研究工作主要为:纳米银线的生长规律和产率研究、纳米银线的焊接工艺研究、焊接工艺对纳米银线透明导电薄膜性能的影响。主要研究结论如下:1.本论文采用的是一次性加样的方法,使得操作方法得到简化,而且缩短了实验反应时间,并通过XRD、UV-vis、SEM等检测手段证明了实验室改进后的液相多元醇法制得的产物为纳米银线,产物纯度较高,纳米银颗粒含量极少,尺寸均匀性较好。2.在纳米银线生长过程中,恰当的低温保留生长可以有效改善产物形貌,150℃是纳米银线开始生长的临界温度,此时低温保留生长,能使纳米银颗粒充分转化为纳米银线,同时也有助于提高纳米银线的长度与产量。因此,150℃是纳米银线生长过程中的最佳低温保留时间,低于或高于此温度,都不利于促进纳米银线的生长。3.随着反应时间延长,纳米银线的产率慢慢增大并趋于达到一个极限值,其产率可以达到80%以上,但是,纳米银线的尺寸均匀度明显下降,出现了许多尺寸较短的纳米银线,纳米银线的最佳生长时间为2h,此时,纳米银线形貌较好,产率也较高。通过测量不同浓度纳米银线溶液的热导系数,发现随着溶液浓度变大,纳米银线的热导率呈上升趋势,呈现一定的二次规律。不同浓度纳米银线溶液对应着不同的溶液热导系数。4.纳米银线在非保护气氛下进行热焊接时,表面的PVP在氧气作用下发生分解,纳米银线在200℃时开始发生烧结,并随着温度的升高,烧结行为越明显,并形成纳米银立方块,而且,由于瑞利不稳度的存在,随着焊接时间延长,在纳米银线的搭接节点处出现了球化现象,而且银线表面发生了挥发减薄:在保护气氛下进行热焊接时,由于缺乏氧气,PVP不能发生分解,纳米银线之间形成阻隔,没有出现烧结反应和瑞利不稳度效应。5.单独对纳米银线进行压力焊接,达不到焊接目的,对纳米银线采用热压扩散焊接的方式,焊接效果最为理想,同时考虑到纳米银线薄膜材料的耐热性,因此,纳米银线的最佳焊接工艺参数为0.9×104Pa,150℃,1h。6.在薄膜制备过程中,随着银线浓度增加,银线网络的搭接可靠性也增强,但是浓度太低时,纳米银线网络没有形成,导电通路也没有连通,浓度过大时,纳米银线溶液的粘度也随之变大。薄膜的方阻下降,但是其雾度和透过率随着浓度升高开始变差。7.采用旋涂法涂布工艺制备纳米银线薄膜的过程中,涂布速度过低,会导致纳米银线团聚。随着涂布速度变大,纳米银线在涂布过程中开始实现均匀分布,但是涂布速度过大也会导致银线利用率降低,最优的涂布速度为4000r/min,纳米银线的分布均匀度显著提高。焊接处理之后,透明导电薄膜电阻率下降为原来的60%,焊接处理对薄膜的光学性能如透过率和雾度影响不大,因此,采用扩散焊接工艺可以有效优化透明导电薄膜的性能。
【关键词】：纳米银线 焊接 导电薄膜 性能
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.122;TB383;TG44
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 纳米银线的概况11-19
• 1.2.1 纳米银线的生长机理11-13
• 1.2.2 纳米银线的制备方法13-16
• 1.2.3 纳米银线的应用16-19
• 1.3 纳米银线焊接技术概况19-22
• 1.4 本课题的研究目的及主要内容22-24
• 第2章 实验方案与表征方法24-30
• 2.1 实验方案24-25
• 2.2 实验方法25-26
• 2.2.1 试样的制备25
• 2.2.2 焊接25-26
• 2.2.3 薄膜制备26
• 2.3 测试方法26-30
• 2.3.1 物相分析27
• 2.3.2 形貌分析27-28
• 2.3.3 电子能谱分析28
• 2.3.4 紫外可见吸收光谱分析28
• 2.3.5 光学性能分析28
• 2.3.6 电学性能分析28-30
• 第3章 纳米银线的制备及表征30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 纳米银线的制备30-32
• 3.2.1 纳米银线的XRD表征31-32
• 3.2.2 纳米银线的UV-vis表征32
• 3.3 纳米银线生长规律的扫描电镜（SEM）分析32-35
• 3.4 纳米银线的产率分析35-37
• 3.5 纳米银线的热导率分析37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 纳米银线焊接工艺研究及薄膜制备39-54
• 4.1 引言39
• 4.2 纳米银线焊接工艺研究39-46
• 4.2.1 纳米银线的热焊接39-44
• 4.2.2 纳米银线的压力焊接44
• 4.2.3 纳米银线的热压焊接44-46
• 4.3 纳米银线透明导电薄膜的制备46-52
• 4.3.1 纳米银线浓度对薄膜性能的影响46-49
• 4.3.2 纳米银线涂布速度对薄膜性能的影响49-50
• 4.3.3 纳米银线用量对薄膜性能的影响50-51
• 4.3.4 焊接工艺对纳米银线性能的影响51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 总结54-56
• 5.1 本文主要研究结论54-55
• 5.2 创新点55-56
• 参考文献56-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间的研究成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1053830