基于原位析出纳米颗粒的均相纳米电子浆料制备技术与应用基础研究

纳米电子浆料是一种新型高性能电子功能材料，具有许多普通微米电子浆料所不具备的优点和性能，是当前电子材料和电子封装领域的研究热点。然而当前已开发出的纳米电子浆料，由于没有很好地解决纳米颗粒在高粘度、高含量体系中的分散稳定性问题，使得有关纳米电子浆料的理论、性能和应用都受到了严重的影响。本申请项目将基于原位析出法和先分配、后分散的思路，通过合适的功能相前驱体的选择，制备出高性能、无团聚的均相纳米电子浆料,可望从根本上解决纳米颗粒在高粘度、高含量的浆料体系中的分散稳定性问题；之后，采用直写分配技术，运用程序升温、微观分析和固体核磁共振等实验手段，可望实现该浆料在干燥烧结成型过程中纳米颗粒的成核、析出、包覆、生长、粒径控制、熔化等关键科学问题的解决。项目的实施，不仅可以为纳米电子浆料的制备和应用提供坚实的理论基础，也为电子材料学科中相关难点问题的解决提供重要的理论依据。

本研究项目基于原位析出法和先分配、后分散的思路，通过选择合适的功能相前驱体烷基（芳烷基）胺基甲酰银或新癸酸银，与有机载体按一定比例复配，研制出了高性能、无团聚的均相纳米电子浆料,从根本上解决了纳米颗粒在高粘度、高含量的浆料体系中的分散稳定性问题；对制备出的新的功能相前驱体苄基胺基甲酰二苄胺基合银的化学结构进行了详细的表征；该浆料的功能相含量、粘度等可调，对陶瓷、聚酰亚胺（PI）、聚邻苯二甲酸乙二醇酯（PET）等基体材料有良好的润湿性；采用微笔直写和微喷技术，可以方便地得到分辨率分别为60μm和10μm以下的线条宽度；直写后的线条在室温下放置一段时间干燥后，线条的宽度会轻微变宽，厚度会轻微变小；而干燥后的线条再继续以一定的速率升温烧结，线条的宽度会继续增加，而厚度会显著变小，这是由于浆料的润湿铺展、溶剂的挥发及功能相前驱体和乙基纤维素的热分解所致。在干燥烧结过程中，该浆料会首先逐渐原位析出纳米颗粒，随着烧结温度升高和时间的延长，纳米颗粒会逐渐分解，并开始熔化、颈向连接而形成含银导电网络。该导电网络的导电性与浆料中的起始银含量及烧结工艺工艺有密切关系；起始银含量越高、烧结温度越高、时间越长、升温速率越慢、烧结氛围中氧含量越高，导电性越好。当起始银含量为20wt.%左右时，只需250-300℃的烧结温度，导电网络的体积电阻率即可达到10-5Ω.cm数量级，与含功能相银颗粒70-80wt.%的普通商业微米浆料800-900℃烧结后的电导率类似，在PI等有机基体上烧结后的结合强度可以达到美国测试与材料学会标准D3359-08方法B中的最高级别5B级别。该浆料的均相性、可低温烧结性、高电导率等优异性能，在需低温烧结、高分辨率、高性能的柔性电子元器件制作中，有广泛的用途。整个研究过程进展顺利，完成了相关研究任务，实现了预期目标。