行业动态

银粉作为纳米银导电油墨的重要组成成分，其平均粒径应小于100纳米。纳米银的制备方法有很多种，大致可分为物理方法、化学方法和生物方法，各种方法都有相应的优缺点。纳米银的制备技术将随着科技的发展进步而向着低成本、高效率、高纯度和零污染的方向不断完善。 
　　1.物理方法 
　　物理方法主要是将大粒径的银单质经过相应设备制成所需的纳米级粒径。虽然这种方法制得的纳米银纯度较高，工艺也相对简单，但由于其制备条件苛刻及设备价格昂贵，在制备过程中能量消耗很大，因此成本较高，适合于对粒径和形状要求不是很高的产业化生产。 
　　主要有：真空气体冷凝法、高压磁控溅射法、激光烧蚀法和机械研磨法等方法，使银单质先气化再凝结或者直接用高压电离激发或激光烧蚀来获得纳米级的银粒子。 
　　2.化学方法 
　　工业生产中常使用化学方法制备的纳米银，主要是将银离子还原成纳米级的银单质，这类方法工艺较简单且产量大、成本低，容易控制纳米银的粒径和晶体形状，经常用于光学、电学和生物医学等领域对性能要求较高的纳米银的制备。但由于制备过程中需添加分散剂和稳定剂等各种药剂以及用水或有机物作为溶剂，产生的废液会对环境造成污染。 
　　主要有化学还原法，将硝酸银等银盐还原为银单质；电化学法，通过让高价态的银离子获得电子还原成零价态；光还原法，是指用紫外光照射使溶液中的阴离子还原成纳米银颗粒；微乳液法，是指用即亲油有亲水的表面活性剂使溶液中银前驱体经成核、聚结等过程后得到纳米银；溶胶凝胶法，将银的前驱体加到稳定的溶胶体系中形成凝胶，经干燥、烧结固化后制备出纳米银材料。 
　　3.生物方法 
　　近年来，由于生物方法制备的纳米银生产成本低、绿色环保，在制备过程中不添加任何化学试剂，环境条件要求温和，可持续制备，因此使用生物方法制备纳米的方法获得了越来越多的关注和资金投入。 
　　常见的生物法有天然材料还原法和微生物体系法等。天然材料还原法是指使用对环境无污染的多聚糖如可溶性淀粉作还原剂和稳定剂，在高压等条件下制备出纳米级的银颗粒；微生物体系法是指利用在细菌、真菌（施氏假单胞菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯杆菌、地衣芽孢杆菌、烟曲霉菌、黄曲霉、黑曲霉、木霉菌等微生物）所产生的酶的催化作用下，把Ag-还原为纳米银，或者利用微生物细胞表面的官能团把Ag-还原为纳米�y。特点是该方法条件温和、速度快、纳米银颗粒的分散性好、制备成本低、产物的毒性低、不易对环境造成污染。生物法具有很大的发展前景和大规模工业生产的潜力，值得继续深入地研究，来建立一类环境友好、性质稳定、纯度高的制备纳米银颗粒的优良方法。 
　　纳米银的性质 
　　纳米银不仅具有常规银材料的光学、电学、热力学、磁学及催化等方面特性，还具有纳米材料的表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等性质；还有着优良的导电性、化学稳定性和良好的生物相容性和抗菌性，因而广泛应用于电器领域如导电涂层、太阳能电池板电极材料和LED芯片导电线路等，医疗领域如抗菌类医药及医疗器材等，催化材料和热交换材料等领域，其应用前景十分广阔。 
　　作为喷墨印刷的油墨原料，纳米银主要应用的特性为：优良的导电性、细腻的粒径、柔韧性好、耐摩擦和化学稳定性好等。由于金属银具有这些性质，尤其是优良的导电导热性使它成为电子工业特别是微电子工业中的重要材料。 
　　1.优良的导电性 
　　纳米银作导电墨水填料的重要组分，由于其本身具备尺寸效应等特性而且具有较高的表面能，使得在较低温度下便可进行烧结来制备均匀的膜结构，能够减少填料之间的空隙、增加填料之间的界面接触，使接触电阻降低，因此具有良好的导电性。 
　　2.颗粒细腻 
　　纳米银的颗粒尺寸具有很大优势，作为目前可制备的最细腻的晶体材料，纳米银导电油墨使印刷品的着色力，网点的清晰度和饱和度均有良好表现，印刷适性好，能得到高精度、高密度的品质优良的印刷品。 
　　3.柔韧性好、耐摩擦 
　　在相纸等基材上进行打印后得到的导电印刷制品，线路清晰、边缘光洁，墨层细密有光泽，能够良好地附着在基材上。有些试验对印制图案进行聚酯的涂布，使墨层更加牢固，图案在测试中无脱落现象，耐摩擦性高，导电性能不受影响，能够在较低温度下固化，油墨附着力和图案抗弯折性能优良。 
　　4.化学稳定性好 
　　金、银和铜等金属均有良好的导电性能。然而在纳米粒径的条件下，铝和铜因为化学性质相对活泼而容易在空气中被氧化；银比金的市场价格便宜，应用范围更广；虽然银稍逊于铜的导电性能，但银不易被氧化，广泛应用于电气电路的印制，在精密昂贵的仪器中可长时间使用，可靠性高。 
　　研究现状 
　　传统电子器件的制造法如蚀刻、镀膜或丝网印刷等在生产中存在着诸多亟待解决的问题，材料使用率低、制造过程复杂，在生产中产生的副产物对环境的污染严重，制造所需的设备昂贵等原因导致生产成本较高，以及传统方式生产的产品无法满足柔性电子产品日益增高的质量和精度要求。 
　　喷墨打印技术是一种前景十分广阔的应用技术，近年来发展迅速。它是目前最重要的一种无版数字印刷技术，出墨设备不接触承印物，是一种非击打、点阵式的打印技术。其工作原理是喷墨机根据计算机设定好的程序指令，通过相应的喷头将油墨喷射到承印物的指定位置上，最终构成预先设定好的图案。以纳米银颗粒制成的导电油墨更是具有很多优良性能，其应用也越来越广泛。喷墨打印技术在无线射频技术、有机发光二极管晶体管、传感器和导电线路等方面都已有不同程度的应用。 
　　纳米银在喷墨印刷中的应用前景十分广泛，而且研究也在日益增多，多方面的理论和时间也在不断地推进这项技术的发展和成熟，在柔性电子印刷制造领域正发挥愈来愈重要的作用。 
　　纳米银导电油墨的应用 　　由于其优秀的性能，纳米银导电油墨在近年来获得了越来越多的研究和投入，发展十分迅速，在很多领域已经拥有或是存在潜在的巨大应用价值。例如，无线射频技术（RFID）天线、有机发光二极管（OLED）、印刷电路板（PCB）以及IC卡、电子开关、传感器等电子设备，在电子领域应用十分广泛。 
　　1.RFID天线 
　　RFID天线的传统制作方法主要有电镀和化学蚀刻等，这些方法制作成本高、对环境影响较大而且制作周期较长。而使用纳米银作配料的导电墨水，本身具有很好的稳定性可较长时间存放，其制作方式成本低、无污染、制作周期短。使用纳米银导电油墨喷墨印刷制作的天线经过固化等处理可以与丝网印刷制造的天线质量相近，达到使用要求。同时还可以在相纸、玻璃和PET上进行打印，特别是在相纸上打印得到的导电图案，边线清晰连贯，墨层柔性和附着性好，耐摩擦。 
　　2.印刷电路板 
　　印刷电路板作为电子元器件的支撑体是重要的电子部件，在生产和生活中应用极其广泛，但当今主要的制造方法是减成法，虽然工艺成熟、稳定可靠，但工序多流程复杂，原材料使用率较低，且在蚀刻等工序中会产生废水废料，对环境造成较大危害。使用喷墨印刷可以简化工艺过程，直接在基材上进行喷墨打印，固化后即可使用，不仅适用基材多样而且还可进行柔性印刷，印制线路的精准度也得到了提高。 
　　3.LED导电线路 
　　LED�V泛应用于显示和照明设备，特别是OLED在通讯和电子娱乐设备特别是柔性电子器件中具有独特优势，近年来越发受到关注。喷墨打印制作的柔性LED导电线路比传统工艺更加环境友好、低成本而且小型化，显著改善OLED电路的导电性，对柔性电子设备的发展起到了助推作用。 
　　4.薄膜开关 
　　薄膜开关也称轻触式键盘，是一种新型电子元器件。薄膜开关面板的基材可以是刚性的也可以是柔性的，均可使用喷墨印刷的方式进行电路板的制作，环境友好，性能稳定可靠，对外界环境的侵蚀具有良好的抵抗性。 
　　此外还在太阳能电池中对Ag阴极的制作，以及IC卡、落座传感和压力传感器等电子器材中都有应用，也可以用于手机电池的屏蔽等。 
　　结语和展望 
　　随着电子技术和制造工艺的不断发展，对导电油墨的研究和开发将更加深入。纳米银导电墨水在喷墨印刷中占据着十分重要的地位，使用喷墨印刷对导电线路进行喷涂制作的好处很多，比如简化工序、减少原材料浪费、环境友好、产品更加精细等。目前在实际中主要应用的纳米导电油墨是银和铜，而且导电油墨的性能和成本方面综合看，没有其他材料比银更适合，虽然纳米银导电油墨有着十分明显的优点，但也存在着一些弊端，如银价格相对的高昂和在潮湿环境中容易产生离子或电迁移等。因此在深入挖掘纳米银导电油墨潜力的同时，开发研制新型导电油墨材料也是一个发展热点。在对性能的要求之外，还要求在生产和后期使用中均能够安全可靠和环境友好。 
　　未来纳米导电油墨的主要发展方向是：①降低成本，如何大量快速地生产工业级纳米，不仅易得还要有符合生产的纯度；②精确、多功能化，如在印制电路板中制作多层板是要十分精确，开发其他领域的应用；③低毒性，纳米银具有潜在的毒性，虽然用于体表时，可认定为无害，但人体大量摄入会对健康造成危害，对其毒性的研究将更加深入，制定相关安全标准，研发无毒、无污染的纳米银产品；④对环境友好，研制水溶性油墨，在生产和使用过程中如何不造成环境污染是如今必须要考虑的问题。

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