导电性能是纳米银导电油墨的关键性能之一,也是其应用时的重要参数,通过研究对比,可以发现纳米银导电油墨的导电性能等取决于导电填料(纳米银)的含量、烧结温度、印刷墨层厚度等因素。
(1)纳米银的含量
反应初期,当纳米银含量增加时,导电粒子的接触面积随之增大,从而使导电油墨的电阻率下降;但随着纳米银含量的进一步增加,油墨中的有机聚合物的含量相对较少,不能与纳米银充分混合,导致导电粒子之间产生一定的缝隙,油墨的电阻率增大,从而使纳米银导电油墨的导电性能降低。在水性纳米银导电油墨的研究中,选用纳米银质量分数为60.0%~66.7%时所制备的导电油墨的导电性能较优;在UV型纳米银导电油墨的研究中,选用纳米银质量分数为45%以下时油墨的导电性较差,当纳米银质量分数达到70%时,油墨的导电性能优良;在RFID纳米银导电油墨的研究中,可以发现银粉含量较高时,油墨的导电性能优良。
(2)烧结温度
在水性纳米银导电油墨的研究中,发现随着烧结温度升高,纳米银周围的PVP分解,纳米银被释放出来,油墨中残存的溶剂受热挥发,缩小了纳米银粒子间的距离,且纳米银具有一定的流动性,导电油墨内部可形成导电通路,从而使油墨的电阻率大幅度下降,导电性能增强;当烧结温度过高时,纳米银流动性不会发生较大变化,导电油墨内部的体系温度也变化不大,油墨的电阻率不会进一步降低,导电性能基本处于恒定状态。在UV型纳米银导电油墨的研究中,当烧结温度从140℃上升到170℃时,导电油墨的电阻率快速下降;当烧结温度从170℃升温到210℃时,其电阻率继续下降,但变化却没有170℃之前明显;当烧结温度超过210℃时,导电油墨的整个体系趋于稳定;因此,210℃为该导电油墨的最佳烧结温度,此时油墨的电阻率最小为6×10-5Ω·cm。
(3)墨层厚度
在水性纳米银导电油墨的研究中,可以发现增加墨层的厚度,使承印物上纳米银的含量增加,经受热处理后油墨内部可形成良好的通路,其电阻值下降,导电性增强;而当墨层过厚时,会出现印刷不便,干燥时间延长等问题。在水性纳米银导电油墨的研究中,选取了15, 20, 25, 30, 35, 40μm 等不同厚度的墨层,通过测试其电阻,不难发现墨层厚度为15~25μm时,油墨的电阻较大,35~40μm时其电阻较小,当墨层厚度为30μm时,油墨的电阻适中,且油墨中的纳米银含量达到饱和,随着墨层厚度的进一步增加,油墨的导电性能几乎保持不变;在制备UV型纳米银导电油墨的研究中,研究员选取了7组不同厚度的墨层,测试其电阻值,同样发现在30μm时,油墨的导电性能处于较优状态。
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