一种银复合导电颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及导电材料技术领域，公开了一种银复合导电颗粒及其制备方法与应用。本发明专利技术提供的制备方法通过原子层沉积法在粉末态的聚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
一种银复合导电颗粒及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及导电材料
，尤其涉及一种银复合导电颗粒及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]导电填料，包括金属纳米材料、碳纳米材料和导电聚合物，是导电浆料及导电油墨的核心元素。
[0003]导电浆料广泛应用于通信、电路、航空航天以及光伏新能源等领域。导电浆料是将导电填料加入到树脂粘合剂中，经固化或者烧结后形成导电体的材料，是发展电子元件的基础，也是电子封装、互连以及电池电极的关键材料。导电油墨以导电填料加入有机基质中形成，用于打印导电图案，烧结后形成导电线路，也广泛应用于通信、电路、航空航天以及光伏新能源等领域。
[0004]随着信息产业的高速发展，使得电子信息器件向微型化、精密化和柔性化等方向发展，对导电浆料、导电油墨也提出了更高的要求及需求，因此，对于导电填料也有了更进一步的要求。合理调节导电填料的组成、形貌和分布对于实现导电浆料及油墨的高导电性至关重要。
[0005]银金属因其高导电性被应用于导电填料，用于印刷电子设备中，如互连器、电感器和天线。然而，目前就银的存量和储量而言，在供需方面不纯在资源稀缺问题，但银作为贵金属，其价格一直居高不下，高成本限制了它的使用。
[0006]为了平衡成本，本领域也出现了一些以银为基础的复合材料，通过其他材料对银的部分替代，可以减少银材料的使用。例如：（1）中国专利CN105161219B公开了一种UV光固化银包镍导电浆料的制备方法，其导电浆料中的导电填料为银包镍材料，其采用贵金属银包覆贱金属镍降低成本。该银包镍材料为通过水热合成法来在镍表面制备银得到，在制备银的过程中，在后还原的银纳米颗粒倾向于在先还原的银颗粒上生长，得到的材料表面银包覆的均匀性较差。
[0007]（2）中国专利CN108109718A公开了一种银包铜导电浆料及制备方法，其导电浆料中的导电填料为通过水热法制备而成银包铜粉材料，其通过铜的替代减少银的使用。但通过水热法制备得到银包铜粉材料粒径不可控，需后续处理对导电填料的粒径进行控制，且同样存在银包覆均匀性较差的问题。
[0008]（3）中国专利CN111354513A公开了一种银掺杂聚吡咯包覆石墨复合材料及其制备方法，该专利中以硝酸银为氧化剂、促进吡咯单体原位聚合，同时硝酸银被还原成银单质掺杂于聚吡咯，上述反应在石墨基体上进行，进而制备得到一体型银掺杂聚吡咯包覆石墨复合材料导电材料。但银掺杂聚吡咯包覆石墨复合材料中，首先，虽然聚合物本身具有导电性，但其导电性能相对较低；其次，聚吡咯与银之间的接触不完全紧密，存在较高的接触电阻；再有，在表面银与石墨基体的导电通路中，由于聚吡咯的存在，聚吡咯与银之间的界面形态的不规则，会导致导电通路的路径不连续或分散，增加电阻。
[0009]因此，现有技术中可通过其他导电材料对银金属的部分替代的方式，减少银金属的使用以降低成本，但对于银复合材料的开发，还存在以下问题：一是银复合/包覆的均匀性问题；二是银与其他材料复合时的接触电阻的问题。

技术实现思路

[0010]现有技术中，银对其他材料进行包覆时接触电阻大、进而导致导电性能差的问题，本专利技术提供了一种银复合导电颗粒及其制备方法与应用。本专利技术首先通过制备得到一种具有互穿网络结构的聚酰亚胺
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石墨材料基体，然后通过原子层沉积法，在基体上均匀地沉积上银表面膜层，得到具有核
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壳结构的聚酰亚胺
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石墨@Ag导电颗粒，其中，所述核结构为聚酰亚胺与石墨形成的互穿网络结构，在该互穿网络结构表面沉积均匀银层，制品中可形成连续且有序的导电通路，并可避免界面效应，具有优异的导电性能。
[0011]本专利技术的具体技术方案为：本专利技术提供了一种具有互穿网络结构的银复合导电颗粒的制备方法，包括以下步骤：S1、将聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末进行静电处理后放入原子层沉积腔；S2、向原子层沉积腔按以下顺序通入气体并循环：通入银甲基丙二酮酸、N2、H2O、N2，使在聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末表面沉积银膜，得到所述银复合导电颗粒；其中，所述N2的通入流量为5~15L/min；每次切换通入的气体之前，使原子层沉积腔真空度为70~120torr，保持2~4s。
[0012]为了减少银的使用量，现有技术中通常用水热合成法在其他低成本材料上合成银形成银包覆材料，但水热合成法的包覆均匀性问题无法避免。本专利技术提供的银复合导电颗粒的制备方法通过原子层沉积法在聚酰亚胺
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石墨复合材料表面沉积银壳层，可以解决银壳层的均匀性问题，避免由于银包覆不均匀造成导电性能下降。具体而言：在本专利技术提供的银复合导电颗粒的制备方法中，基于原子层沉积法在聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末表面沉积银壳层，依次通入第一前驱体银甲基丙二酮酸、N2、第二前驱体H2O、N2，并循环，即：通过第一前驱体分子在聚酰亚胺
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石墨复合材料基底表面逐个吸附，然后引入惰性气体N2将未反应的第一前驱体和副产物排出反应室，然后再通入第二前驱体逐个吸附、反应，最后再引入N2将未反应的第二前驱体和副产物排出反应室。以此过程循环，每一次循环都会在聚酰亚胺
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石墨复合材料基底表面沉积一层银膜，逐渐增加银壳层的厚度，该法可以在聚酰亚胺
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石墨复合材料表面沉积银壳层。但要使得在形态为粉体颗粒的聚酰亚胺
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石墨复合材料表面沉积均匀且具有一定厚度的银壳层，对于该原子层沉积工艺具有较大要求，这是由于粉末颗粒在进行原子层气相沉积时，极易发生团聚而导致沉积膜不均匀。
[0013]在本专利技术以粉末态的聚酰亚胺
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石墨复合材料为基底沉积银壳层的工艺中，首先需要对聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末进行静电处理，如在静电发生器产生的高电压电场中，通过该电场使粉末颗粒表面产生静电荷，产生斥力，保证聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末的分散。同时，在切换通入气体为通入银甲基丙二酮酸时，使原子层沉积腔真空度为70~120torr，保持2~4s，以此对首次循环时聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末的分散性进行双重保证。后驱动反应生成的银纳米颗粒倾向于在先生成的银纳米颗粒上生长，若首次循环基底
粉末分散性差，首次沉积的银层不均匀，会加剧后期沉积的银层的不均匀。
[0014]为了保持每次循环时基底材料聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末的分散性，每次切换通入的气体之前，使原子层沉积腔真空度为70~120torr，保持2~4s。每次切换通入的气体之前是指从第一次循环中的开始通入银甲基丙二酮酸之前、通入N2之前、通入H2O、通入N2之前，至最后一次循环中的开始通入银甲基丙二酮酸之前、通入N2之前、通入H2O、通入N2之前，均需使原子层沉积腔真空度为70~120torr，保持2~4s。在每次切换通入的气体之前，使原子层沉积腔真空度为70~120tor本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银复合导电颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末进行静电处理后放入原子层沉积腔；S2、向原子层沉积腔按以下顺序通入气体并循环：通入银甲基丙二酮酸、N2、H2O、N2，使在聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末表面沉积银膜，得到所述银复合导电颗粒；其中，所述N2的通入流量为5~15L/min；每次切换通入的气体之前，使原子层沉积腔真空度为70~120torr，保持2~4s。2.如权利要求1所述的银复合导电颗粒的制备方法，其特征在于：进行所述步骤S2时，使原子层沉积腔的温度处于100~280℃。3.如权利要求1所述的银复合导电颗粒的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述循环的次数为8~16次。4.如权利要求1所述的银复合导电颗粒的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺
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石墨复合材料粉末的粒径为1~10μm；所述银膜的厚度为1~8nm。5.如权利要求1所述的银复合导电颗粒的制备方法，其特征在于：所述银甲基丙二酮酸每次循环通入的时间为3~10s；所述H2O每次循环通入的时间为3~10s。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆敏，李丙科，陈加朋，卓倩武，
申请(专利权)人：无锡松煜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：