可穿戴設(shè)備的發(fā)展不斷推動(dòng)著柔性電子工藝的進(jìn)步。在柔性電子工藝中,印刷電子學(xué)是實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵,而這其中導(dǎo)電油墨的制備和印刷工藝設(shè)備決定了柔性電子最終的性能。傳統(tǒng)印刷導(dǎo)電油墨分為碳系導(dǎo)電油墨、有機(jī)高分子導(dǎo)電油墨和金屬導(dǎo)電油墨。金屬導(dǎo)體油墨制備柔性電子往往需要刻蝕或高溫?zé)Y(jié)等步驟,制備工藝復(fù)雜。高分子導(dǎo)電油墨制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,可印刷性更好,但是所制備器件的電氣性能較差。而液態(tài)金屬擁有良好的電導(dǎo)性與可加工性,結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn),因此被越來越多地應(yīng)用到柔性電子領(lǐng)域。常用的液態(tài)金屬是鎵基合金,但是其表面張力大,對(duì)材料浸潤(rùn)能力差,往往需要進(jìn)行油墨化處理來提高其可印刷性。油墨化的液態(tài)金屬和高分子材料結(jié)合制備金屬-高分子復(fù)合物導(dǎo)體（Metal-polymer conductor,MPC）,以此實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴設(shè)備。本課題對(duì)平面型基材和纖維型基材分別建立了兩種MPC體系,通過考察兩種MPC體系的工藝參數(shù),分別提出了平面型MPC和纖維型MPC的一個(gè)可穿戴應(yīng)用設(shè)計(jì)。在不同基材上制備MPC的過程中,我們分別選用了2種油墨化方法（制備液態(tài)金屬微粒懸浮液和氧化法）,以及2種加工工藝（絲網(wǎng)印刷和浸涂法）,分別探究... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

印刷電子技術(shù)的材料和制備工藝

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-19-3D液態(tài)金屬電路的同時(shí)又能很好地將液態(tài)金屬封裝起來。Zheng等人開發(fā)了第一臺(tái)用于液態(tài)金屬自動(dòng)3D打印的原型機(jī),該原型機(jī)可以幫助快速構(gòu)建大規(guī)模的涂層電子元件[34]。Fassler和Majidi研究了凍結(jié)鑄造法(thefreezecastingmethod)制造液態(tài)金屬基三維結(jié)構(gòu)[55]。2.4絲網(wǎng)印刷法制備柔性電路絲網(wǎng)印刷是常見的印刷電子的工藝技術(shù),其中油墨制備是影響印刷電子的關(guān)鍵,油墨與基底的浸潤(rùn)性在一定程度上影響印刷效果。本小節(jié)從油墨制備工藝出發(fā),研究超聲時(shí)間、高分子濃度和液態(tài)金屬濃度對(duì)制備的MPC的影響,并選擇出合適的基底材料用于制備可穿戴設(shè)備。另外,還探究了MPC的圖案對(duì)設(shè)備電氣性能的影響,為可穿戴設(shè)備的電路設(shè)計(jì)提供依據(jù)。圖2-1制備平面型MPC研究?jī)?nèi)容導(dǎo)圖2.4.1柔性電路制備方法(1)制備材料鎵銦合金(鎵:銦=4:1)購(gòu)自北京浩克科技有限公司。正癸醇,聚乙烯吡咯烷酮(分子量~13000和8000,polyvinylpyrrolidone,PVP)均購(gòu)自阿拉丁試劑(上海)有限公司。丁苯橡膠(1500型,PolymerizedStyreneButadieneRubber,SBR)購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich。聚氨酯布料(Polyurethane,PU),氯丁橡膠布(NeopreneFabric),硅膠薄膜(0.1mm),聚氨酯薄膜(0.08mmThermoplasticpolyurethanes,TPU),聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(0.2mm,Polyethyleneterephthalate,PET),均購(gòu)自淘寶電商平臺(tái)。全木漿復(fù)印紙

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-21-2.4.2液態(tài)金屬油墨制備對(duì)印刷效果影響(1)表征方法液態(tài)金屬微粒墨水在絲網(wǎng)印刷加工方式下適宜的加工條件。結(jié)果顯示,制備微粒懸浮液墨水的時(shí)候,相同處理強(qiáng)度下,超聲時(shí)間會(huì)影響制得的液態(tài)金屬-復(fù)合物導(dǎo)體電阻率,從而影響導(dǎo)體的功能。超聲時(shí)間過短,未能超開液態(tài)金屬,懸浮液中液態(tài)金屬濃度降低,從而使得制得的油墨電阻率大。且超聲時(shí)間過短,懸浮液中液態(tài)金屬微粒粒徑較大,不利于通過絲網(wǎng)到達(dá)基底。而超聲時(shí)間過長(zhǎng),液態(tài)金屬顆粒粒徑變小(如圖2-2),液態(tài)金屬中氧化物濃度上升,而氧化鎵濃度上升同樣也會(huì)增大油墨電阻率。因此加工的時(shí)候應(yīng)該選用合適的超聲時(shí)間。但是因?yàn)楦鱾�(gè)品牌儀器的超聲強(qiáng)度不同,因此建議通過粒徑來確定合適的超聲時(shí)長(zhǎng)。圖2-2不同超聲時(shí)間下油墨粒度電鏡圖(標(biāo)尺1μm)a)超聲30秒;b)超聲60秒;c)超聲90秒;d)超聲120秒;e)超聲150秒;f)超聲180秒;g)超聲300秒;h)超聲600秒通過NanoMeasurer分析軟件對(duì)所制成的液態(tài)金屬微粒墨水粒徑進(jìn)行分析(圖2-3a),結(jié)果顯示不同超聲時(shí)間(30,60,90,120,150,180,300,500s)所制得的液態(tài)金屬-高分子復(fù)合物顆粒平均粒徑分別對(duì)應(yīng)1.69,0.78,0.73,0.65,0.44,0.40,0.36,031μm,超聲時(shí)間越長(zhǎng)粒徑越小,且越均勻,超聲到達(dá)一定時(shí)長(zhǎng)后,粒徑變化減校見圖2-3b,對(duì)應(yīng)不同時(shí)間印刷制成的導(dǎo)體的單位電阻分別為2.64,3.30,3.70,4.29,7.34,13.35,33.00,351.20Ω/cm,說明粒徑越小印刷而成的電路電阻越大。因此,本課題選擇60-90s作為理想超聲時(shí)間進(jìn)行油墨制備,以保證后續(xù)印刷電路的穩(wěn)定性和有好的電學(xué)性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3315722