一种纳米银基柔性电子电路的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米银基柔性电子电路的制备方法，属于柔性印刷电子电路领域，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备纳米银颗粒；(2)制备纳米银基柔性电子电路：将制备的纳米银颗粒分散在醇共溶剂中，超声震荡得到纳米银溶胶；将纳米银溶胶与胶粘剂乳液均匀混合，并在室温缓慢搅拌得到导电胶，将导电胶利用丝网印刷将印花图案均匀印在柔性衬底的表面，然后将印刷图案固化即得纳米银基柔性电子电路；本发明专利技术采用一步法完成溶剂蒸发和成型工艺，解决了金属柔性基材往往需要二次高温热处理的痛点，降低了成本和能耗有望实现低成本大规模生产；其次，通过对制备工艺的优化，获得具有良好导电性的纳米银基柔性电子电路。电性的纳米银基柔性电子电路。电性的纳米银基柔性电子电路。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银基柔性电子电路的制备方法


[0001]本专利技术属于柔性印刷电子电路领域，具体地，涉及一种采用低温一步法成型纳米银基柔性电子电路的制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的不断发展，具有多功能集成特性的小型电子设备层出不穷，并应用于社会生活的各个方面(如人体生理信号监测、人机交互系统、智能软体机器人技术等)。然而，目前流行的大多数可穿戴电子产品都是刚性的，主要依靠在晶片上制作微集成电路来实现各种电子功能，如智能手表、智能眼镜、运动监控腕带或手镯，但很难与不同几何形状或拓扑的表面贴合，这不符合真正的人性化设计理念。而克服目前刚性集成电路的关键即是发展柔性电子电路。
[0003]现有的柔性电子电路方案的分为两种：一种是代替传统的PCB基底，将铜箔线路利用激光焊接于柔性的聚亚酰胺基底上形成柔性PCB板。但这样的工艺造价十分昂贵，所用的基底有严格的耐高温限制造成基底单一。另一种方法是受印刷启发，制备纳米导电浆料或墨水，通过印刷的方式形成图案化的柔性电子电路。但制备导电浆料或墨水时，为了维持纳米金属在浆料/墨水中的稳定性，通常会使用稳定剂来防止纳米金属组分的团聚，从而提高导电浆料/墨水的稳定性。然而，稳定剂是电绝缘体，引入稳定剂的同时也将会影响导电墨水的导电性能。因此，针对提高印制电子电路的导电性能，常需要高温处理，但长时间的高温加热(＞250℃)将会对柔性衬底带来毁灭性的损害，同时还有可能对热敏电子元件造成损害。
[0004]近年来，有报道发现通过化学试剂可以引发金属纳米颗粒在室温/低温自聚结从而实现纳米金属的烧结过程，研究表明，当纳米金属被阴离子聚合物包覆，在体系中加入含氯体系的溶液处理可以诱发吸附在纳米金属表面的稳定剂剥离达到形成烧结体的目的，但目前使用低温烧结的方法依然是两步法，造成后处理麻烦，工序复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种采用低温一步法制备纳米银基柔性电子电路的方法，以改善高温烧结对基底和元器件损伤的难题以及两步法低温烧结工序和后处理繁琐的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0007]一种纳米银基柔性电子电路的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)制备纳米银颗粒：
[0009]将硝酸银溶解在去离子水中配置成10
‑
20wt.％的前驱液，标记为溶液A；
[0010]将稳定剂溶解在去离子水中得到的溶液作为稳定液，紧接着将还原剂溶解在去离子水中作为还原液，将稳定液与还原液均匀混合，标记为溶液B，溶液B中，稳定剂浓度为10
‑
40wt.％；
[0011]在15
‑
60℃磁力搅拌下，将溶液B滴入到溶液A中并持续反应0.5
‑
24h，然后将反应
液离心，沉淀用NaNO3溶液洗涤，最后将沉淀在20
‑
60℃下真空干燥12
‑
48h，得到纳米银颗粒；
[0012](2)制备纳米银基柔性电子电路：
[0013]将步骤(1)制备的纳米银颗粒分散在醇共溶剂中，并超声震荡30
‑
60min后得到0.1
‑
1gml
‑1的纳米银溶胶备用；
[0014]向反应容器中加入双羟乙基丙酸、聚四氢呋喃2000，将反应容器加热至100
‑
150℃保温1
‑
2h，然后将温度下降至60
‑
80℃，向反应容器中加入异佛尔酮二异氰酸酯，反应1
‑
3小时，然后加入双羟基功能氯盐进行扩链，反应4
‑
6h后，加入三乙胺中和，将温度下降至25～50℃，向体系中缓慢加入去离子水，高速搅拌致使体系充分乳化得到胶粘剂乳液备用；上述反应中，双羟基丙酸：聚四氢呋喃2000：双羟基功能氯盐的摩尔比为1：1：0.5，NCO:OH的摩尔比为1～2.8:1；
[0015]将纳米银溶胶与胶粘剂乳液均匀混合，并在室温缓慢搅拌15
‑
30min得到导电浆料，将导电浆料利用丝网印刷将印花图案均匀印在柔性衬底的表面，然后将印刷图案在25
‑
80℃固化12
‑
24h，即得纳米银基柔性电子电路。
[0016]进一步的设置在于：
[0017]步骤(1)中，所述稳定剂为二水合柠檬酸三钠或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。
[0018]步骤(1)中，所述还原剂为七水合硫酸亚铁。
[0019]步骤(1)中，稳定剂与还原剂的质量比为0～20比1，优选为5:1。
[0020]步骤(1)中，溶液A前驱液浓度为10wt.％，溶液B中，稳定剂浓度为30wt.％；溶液A与溶液B混合的体积比优选为1:1。
[0021]步骤(2)中，所述醇共溶剂为去离子水:乙醇:丙三醇:乙二醇按照体积比18
‑
24:8
‑
12:20
‑
50:10
‑
40配置而成。
[0022]步骤(2)中，所述双羟基功能氯盐为双1
‑
(2
‑
羟乙基)
‑3‑
乙基咪唑氯盐、双1
‑
(2
‑
羟乙基)
‑3‑
丁基咪唑氯盐中的任意一种。
[0023]步骤(2)中，在扩链反应前，加入稀释剂调节黏度，所述稀释剂为丙酮、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种。
[0024]步骤(2)中，所述纳米银溶胶与胶粘剂乳液按照质量比1:1均匀混合，所述固化温度为60℃，固化时间24h。
[0025]所述柔性衬底无特别限制，可选自聚酯纤维、硅胶、橡胶、天然棉织物、尼龙织物、聚氨酯弹性体中的任意一种。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027](1)本专利技术的一种纳米银基柔性电子电路的制备方法，通过优化纳米银颗粒的制备工艺，进一步制备的纳米银基导电浆料，可实现低温一步法完成溶剂蒸发和电子电路成型，同时，可以有效提高纳米银基柔性电子电路的导电率。
[0028](2)本专利技术的一种纳米银基柔性电子电路的制备方法，以双羟基功能氯盐为硬段扩链剂，利用
‑
OH将咪唑氯盐结构锚定于聚氨酯胶粘剂的分子骨架中，借助Cl
‑
诱发包覆于纳米银的稳定剂剥离而引发纳米银颗粒聚集行为，实现了一步法完成溶剂蒸发和成型工艺，解决了金属柔性基材往往需要二次高温热处理的痛点，降低了成本和能耗有望实现低成本大规模生产；其次，借助咪唑离子液体的离子可置换性，可以将低温成型后的功能咪唑
离子液体胶粘剂中的Cl
‑
更替成其他功能离子，实现对胶粘剂二次功能的定制化开发，获得可靠性良好的纳米银基柔性电子电路。
[0029]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。
附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米银基柔性电子电路的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1) 制备纳米银颗粒：将硝酸银溶解在去离子水中配置成10
‑
20 wt.%的前驱液，标记为溶液A；将稳定剂溶解在去离子水中得到的溶液作为稳定液，紧接着将还原剂溶解在去离子水中作为还原液，将稳定液与还原液均匀混合，标记为溶液B，溶液B中，稳定剂浓度为10
‑
40 wt.%；在15
‑
60℃磁力搅拌下，将溶液B滴入到溶液A中并持续反应0.5
‑
24 h，然后将反应液离心，沉淀用NaNO3溶液洗涤，最后将沉淀在20
‑
60℃下真空干燥12
‑
48 h，得到纳米银颗粒； (2) 制备纳米银基柔性电子电路：将步骤(1)制备的纳米银颗粒分散在醇共溶剂中，并超声震荡30
‑
60 min后得到0.1
‑
1 g ml
‑1的纳米银溶胶备用；向反应容器中加入双羟乙基丙酸、聚四氢呋喃2000，将反应容器加热至100
‑
150℃保温1
‑
2 h，然后将温度下降至60
‑
80℃，向反应容器中加入异佛尔酮二异氰酸酯，反应1
‑
3小时，然后加入双羟基功能氯盐进行扩链，反应4
‑
6h后，加入三乙胺中和，将温度下降至25～50℃，向体系中缓慢加入去离子水，高速搅拌致使体系充分乳化得到胶粘剂乳液备用；上述反应中，双羟基丙酸：聚四氢呋喃2000：双羟基功能氯盐的摩尔比为1：1：0.5， NCO:OH的摩尔比为1～2.8:1；将纳米银溶胶与胶粘剂乳液均匀混合，并在室温缓慢搅拌15
‑
30min得到导电浆料，将导电浆料利用丝网印刷将印花图案均匀印在柔性衬底的表面，然后将印刷图案在25
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：廖海洋，崔桂新，许增慧，姚登辉，张永起，娄坚婷，袁贝，吕水君，
申请(专利权)人：中纺院浙江技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：