导电油墨打造超薄电路图案

  美国杜克大学(Duke University)的研究人员在其研究中以不同形状的纯银导电油墨进行实验,并评估其悬浮于水中的银纳米粒子形状如何影响油墨图案干燥后的导电性。研究人员期望进一步打造出具导电性的喷墨打印机“油墨”,从而可在任何表面上打印出低成本、可客制的超薄电路图案。

  为了比较采用不同喷墨打印机的“油墨”,研究人员们在70~400℃的温度范围内烧结2种不同长度的银纳米线(Ag NW)薄膜、纳米粒子(Ag NP),以及微米薄片(Ag MF)。

  虽然,由于纳米线的形状印刷在纸上时更易于缠绕,预计将会更具导电性;但基于银纳米线的油墨并不只是更易于导电——相较于圆形银纳米粒子或银微米薄片等具有类似重量比的油墨,他们甚至不需要高温烧结步骤,就能轻易超越所有的衡量基准。

  在仅70℃ (兼容于一般纸质与塑料基板的温度)进行烧结的银纳米线薄膜,可实现1.8×10^-5Ω cm的电阻率,使得这些薄膜的导率比银纳米子制造的薄膜更高4,000倍,甚至在300℃下进行烧结时仍然更导电。

  此外,研究人员们还发现,为银纳米粒子的银纳米线增加10%的重量,就足以提高400倍的导电性。这将有助于使这种油墨得以用于大部份的纸类或塑料基板上,而不需要进行任何后处理。

  采用这项技术实现的印刷电子产品不仅能用于智能包装,研究人员预计它还能用于制造太阳池、印刷显示器、LED、触控屏幕、放大器、电池,甚至是植入式生物电子设备。