發(fā)布時(shí)間：2020-04-17 20:57

【摘要】：電子設(shè)備已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?其柔性和可穿戴功能的出現(xiàn)進(jìn)一步促進(jìn)了人們的生活,并且是電子設(shè)備未來的發(fā)展趨勢(shì)之一。傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品在機(jī)械變形例如彎曲、扭曲和拉伸時(shí)容易損壞失效,因此研究柔性和可穿戴電子器件是很有必要的。柔性電極作為柔性和可拉伸電子器件的重要組成部分,是促進(jìn)柔性和可穿戴電子器件發(fā)展的關(guān)鍵。氧化銦錫(ITO)是目前廣泛使用的導(dǎo)電材料,但是其脆性和高成本不適合用于制備柔性電子器件。因此,人們研究了多種用于柔性電子器件的導(dǎo)電材料,包括金屬納米材料、碳納米材料、導(dǎo)電聚合物和其他導(dǎo)電材料等。在這些導(dǎo)電材料中,銀納米材料由于其高導(dǎo)電性和良好穩(wěn)定性被認(rèn)為是很有潛力的候選者。銀納米材料有多種結(jié)構(gòu),常用于導(dǎo)電材料的結(jié)構(gòu)為納米顆粒和納米線,而具有特殊三維結(jié)構(gòu)的分形銀微粒較少被用作導(dǎo)電填料。與其他納米結(jié)構(gòu)相比,分形銀微粒在三維空間中具有微米級(jí)分支,并且每個(gè)分支具有很多納米級(jí)尖端。這意味著相鄰的銀微粒具有豐富的接觸點(diǎn),使其更容易相互連接形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。因此,本文采用液相還原法合成出高結(jié)晶度的分形結(jié)構(gòu)銀微粒,并將其作為導(dǎo)電材料制備具有高導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性的柔性電極以及柔性印刷電極。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用液相還原法合成出具有高純度的分形結(jié)構(gòu)銀微粒。分形結(jié)構(gòu)銀微粒雖然有多種合成方法,但是這些方法大都存在一些不足,例如反應(yīng)條件復(fù)雜、產(chǎn)量較低和形貌難以控制等。在這項(xiàng)工作中,使用液相還原法合成分形結(jié)構(gòu)銀微粒的反應(yīng)條件非常溫和,整個(gè)反應(yīng)過程在室溫下完成,而且調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的體積可以控制分形結(jié)構(gòu)銀微粒的產(chǎn)量,有助于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)。(2)分形結(jié)構(gòu)銀微粒柔性電極的制備及其性能研究。通過涂布法在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,簡(jiǎn)稱PET)薄膜上形成由分形結(jié)構(gòu)銀微粒組成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),然后將其嵌入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,簡(jiǎn)稱PDMS)彈性體表面制備柔性電極。檢測(cè)柔性電極的性能發(fā)現(xiàn),其方阻隨柔性電極的導(dǎo)電層厚度增加而減少,當(dāng)導(dǎo)電層厚度達(dá)到60μm時(shí),柔性電極的方阻可降低至0.92Ωsq-1。通過將柔性電極拉伸至100%并且彎曲和扭曲至180?,發(fā)現(xiàn)其具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性。并且在彎曲和扭曲條件下,該柔性電極的電阻會(huì)降低。之后通過膠帶剝離測(cè)試循環(huán)發(fā)現(xiàn),柔性電極電阻的變化可以忽略不計(jì),說明其具有很好的機(jī)械耐受性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,分形結(jié)構(gòu)銀微粒作為導(dǎo)電材料應(yīng)用于柔性電極具有很好的潛力。(3)分形結(jié)構(gòu)銀微粒柔性印刷電極的制備及其性能研究。將合成的銀微粒與配制好的聚合物基質(zhì)均勻混合制成水溶性導(dǎo)電油墨,然后通過絲網(wǎng)印刷的方式將導(dǎo)電油墨印刷到紙張和PET薄膜表面制備出柔性印刷電極。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn),印刷電極的方阻隨導(dǎo)電油墨中銀微粒的固含量增加而下降,當(dāng)銀的固含量為60%時(shí),方阻低至0.23Ωsq-1。對(duì)比了紙張和PET薄膜作為承印物對(duì)印刷電極電阻的影響,發(fā)現(xiàn)紙張表面印刷的電極方阻更小,說明紙張更有利于制備高導(dǎo)電性的印刷電極。還比較了印刷線寬對(duì)電極導(dǎo)電性能的影響,結(jié)果證明印刷電極的電阻會(huì)隨著線寬的增加而下降,但是電導(dǎo)率則幾乎不受影響。測(cè)試了彎曲應(yīng)變對(duì)印刷電極導(dǎo)電性的影響,發(fā)現(xiàn)印刷電極的電學(xué)性能很穩(wěn)定,而且在彎曲狀態(tài)下的電阻一直低于其初始電阻。在膠帶剝離測(cè)試循環(huán)過程中發(fā)現(xiàn)雖然印刷電極有著較好的附著能力,但還是會(huì)隨著剝離次數(shù)的增加而最終失效,因此需要對(duì)印刷電極進(jìn)行改進(jìn)以增強(qiáng)其耐受性。(4)嵌入式印刷電極的制備及其性能研究。先在PET薄膜上制備印刷電極,然后將印刷電極嵌入PDMS彈性體中制得嵌入式印刷電極。雖然嵌入式印刷電極的方阻比印刷電極的方阻略微有些增大,但是嵌入式結(jié)構(gòu)卻使得印刷電極轉(zhuǎn)移到可拉伸基底,突破了柔性基底的機(jī)械性能的限制。通過30%拉伸應(yīng)變循環(huán)和180?彎曲應(yīng)變循環(huán),證明嵌入式印刷電極穩(wěn)定性很好,而且其在膠帶剝離測(cè)試過程中電阻也幾乎保持不變。嵌入式印刷電極在保持印刷電極原有電學(xué)性能的基礎(chǔ)上不僅將其機(jī)械性能從柔性延伸至可拉伸性,而且增強(qiáng)了印刷電極的機(jī)械耐受性。
【圖文】：

陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文性電極。檢測(cè)嵌入式柔性電極的方阻、導(dǎo)電層的形貌以及機(jī)能和穩(wěn)定性。性印刷電極的制備及其性能研究。將合成的銀微粒與聚合物基油墨，然后通過絲網(wǎng)印刷的方式將其印刷到紙張和 PET 薄膜研究承印物、導(dǎo)電油墨中銀微粒的固含量和印刷線寬對(duì)柔性檢測(cè)柔性電極在彎曲應(yīng)變下的機(jī)械穩(wěn)定性和剝離條件的耐受入式柔性印刷電極的制備及其性能研究。在 PET 薄膜上制備S 彈性體中制備出嵌入式印刷電極。這種方法使得印刷電極轉(zhuǎn)性基底的機(jī)械性能限制。通過拉伸應(yīng)變循環(huán)和彎曲應(yīng)變循環(huán)好的電學(xué)穩(wěn)定性，而且膠帶剝離對(duì)其電阻幾乎沒有影響。嵌印刷電極的電學(xué)性能和機(jī)械性能，，而且還賦予了印刷電極可極的機(jī)械耐受性。技術(shù)路線研究路線如下圖 1-1 所示

圖 2-1 分形結(jié)構(gòu)銀微粒的制備流程圖ion of the fabrication process of the fractal struc了分形結(jié)構(gòu)銀微粒的制備過程，從圖中還原反應(yīng)生成分形結(jié)構(gòu)銀微粒。在整個(gè)反且不需要添加有機(jī)溶劑，因此屬于環(huán)保且全部滴落到燒瓶中時(shí)，制備過程結(jié)束，表結(jié)構(gòu)銀微粒的產(chǎn)量能夠很容易通過增加反，為其實(shí)際應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn)奠定了良好 SEM 分析 SEM 測(cè)試結(jié)果如下圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN03

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本文編號(hào)：2631294