文獻摘要：

我們開發(fā)了柔性和紫外線固化電極，通過兩種光工藝提高了電導率。現(xiàn)有的微粒電極耐久性較差。在這項研究中，我們通過使用納米銀粒子促進紫外線透射來提高電極的耐久性，并使用光子燒結工藝作為后處理工藝來提高電導率。該方法制備的UV固化納米銀膏的配方在橫切膠帶測試中沒有問題，且具有優(yōu)異的鉛筆硬度(>3H)。電阻率為2.76×10?5Ω?cm，在曲率半徑為3mm的條件下重復測試5萬次，電阻變化率<1%。當我們制作了12個帶有LED安裝和彎曲的電極圖案時，我們確認亮度沒有變化。最后，由于聚對苯二甲酸乙二醇酯是一種低溫基材，即使在工藝完成后也沒有損壞，因此膏體和工藝即使在低溫工藝中也表現(xiàn)出足夠的性能。

文獻介紹：

印刷電子產(chǎn)品是指使用具有導電性、絕緣性和半導體性能的功能性油墨印刷或涂覆在各種基材(塑料、薄膜、紙張和玻璃)的方法制成的電子電路或電子產(chǎn)品。除了現(xiàn)有的剛性基板外，印刷電子產(chǎn)品還可以印刷在薄膜上，因此可以應用于需要電極電路的柔性顯示器或電子元件。印刷工藝可分為接觸式法和非沖擊式法。接觸印刷方法包括絲網(wǎng)印刷、壓板印刷、平卷印刷和卷對卷印刷，而噴墨印刷是一種常見的非沖擊印刷方法。印刷電子是有利的，因為它們可以以低成本生產(chǎn)電子電路，在薄而小的物體上制造電子電路，并實現(xiàn)生態(tài)友好的制造。

在印刷電子產(chǎn)品中，我們使用由材料制成的特殊墨水(粘貼)來形成電子電路，并使用噴墨打印機或層壓機在目標物體上打印設計的電路圖案是該過程的核心。因此，我們可以說打印機或層壓機的驅動技術和專用油墨的制造是印刷電子技術的中心。在特種膏體中，紫外光固化膏體具有混合變化范圍廣、能耗低、固化快、可應用于易受熱基材、優(yōu)化能耗和生態(tài)友好等優(yōu)點。在UV固化過程中，我們使用了一種由光引發(fā)劑引發(fā)并交聯(lián)的環(huán)保聚合物。

在這項研究中，我們開發(fā)了一種具有優(yōu)異導電性和柔性特性的紫外光固化電極。我們使用了非沖擊絲網(wǎng)印刷工藝和低成本的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為基材，它在加熱時易于延展性和彎曲。正如之前的研究表明，采用熱燒結方法在PET襯底上印刷銀電極，增加了工藝時間和溫度，同時降低了電阻。然而，這種方法破壞了基材，增加了工藝成本。為了解決這些問題，采用了輕燒結的方法，在較低的溫度和較短的時間內(nèi)降低了電阻。

對于構建粘合層的樹脂，我們使用了環(huán)氧丙烯酸酯，它具有長鏈，可以賦予電極柔性特性，并對基材具有優(yōu)異的粘合強度。我們開發(fā)了一種配方，使用兩種不同直徑的微片狀銀顆粒和納米銀來獲得優(yōu)異的導電性。我們之所以沒有在微銀顆粒中使用微球型，是因為大部分顆粒為高溫燒結型;當這些顆粒在低溫下使用時，由于混合了樹脂，銀顆粒之間的接觸面積變小，因此電導率測量不好。因此，我們選擇顆粒間接觸面積大的微片狀銀顆粒，制備大直徑和小直徑兩種類型，通過不同直徑的紫外光穿透率來檢測固化程度。此外，在使用非常小的納米銀顆粒后，我們比較了使用微銀顆粒時固化程度的差異，并進行了光子燒結工藝作為后處理工藝。光子燒結是利用氙燈照射電極表面，將氙光反射到反射板上的過程，適用于燒結金屬納米顆粒。結果表明，對于粒徑較大的片狀銀電極，由于固化不良，粘接強度不佳，電阻率(3.27×10?3Ω?cm)較高。采用粒徑較小的片狀銀電極時，固化效果好，粘接強度好，但電阻率較高(3.9×10?4Ω?cm)。最后，在納米銀的情況下，我們沒有測量紫外線固化后的電阻，但以750J/cm²能量光燒結的電極顯示出最優(yōu)異的電阻率(2.76×10?5Ω?cm)，并且粘接強度和鉛筆硬度(>3H)也很好。大多數(shù)研究往往忽略了進行單獨的電極-襯底粘附試驗。當我們驗證以這種方式制作的電極的柔性特性時，以3mm的曲率半徑重復5萬次后，電阻變化率<1%。

圖1所示。制造工藝示意圖:(a)絲網(wǎng)印刷，(b)UV固化，(b-1)聚合，(c)光子燒結

與先前研究中使用的電極相比，在經(jīng)過1000次重復測試后，使用場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)證實電極表面出現(xiàn)了許多裂紋，而現(xiàn)有電極表面幾乎沒有裂紋;因此，由于精確測量了粘合劑的優(yōu)異柔韌性和粘附性能，幾乎沒有增加阻力。當我們在安裝了12個led并彎曲的圖案上打印后，視覺上觀察亮度的變化，我們發(fā)現(xiàn)沒有變化。工藝完成后，我們確認PET基板沒有熔化或損壞，因此驗證了在低溫下是可行的工藝。

圖2所示。UV固化（a）和(b)光子燒結后納米銀基電極的電阻

文獻結論：

對于光固化膏體，我們可以確認固化程度是根據(jù)填料的大小來決定的。通過選擇三種不同直徑的銀顆粒進行測試，納米銀的導電性最好。然而，由于電阻不能在UV固化后立即測量，我們必須執(zhí)行光子燒結過程作為后處理。我們首先通過穿透紫外線固化后，通過光子燒結工藝擴大了電導率，并通過使用長鏈環(huán)氧丙烯酸酯樹脂賦予電極柔性性能。我們利用流變特性開發(fā)了一種適合絲網(wǎng)印刷的漿料，并將其印刷在剛性基材(玻璃、PET)上，并測量了電極的耐久性(橫切膠帶測試、鉛筆硬度)。結果表明，鉛筆硬度達到3H以上，粘接強度也很好。由于PET是低溫基板，加工后沒有損壞，因此可以在低溫下進行。為了驗證其高耐久性和優(yōu)異的電阻率(2.76×10?5Ωcm)，我們通過FT-IR峰分析觀察了低聚物反應堿的變化，并通過SEM和FIB觀察了電極的表面和截面。考慮到C—C鍵合的減少，紫外光固化性能優(yōu)異，因此在測量時電極的耐久性很好。此外，由于光子燒結過程的有機物質蒸發(fā)和納米銀的燒結不僅在電極表面而且在電極內(nèi)部都表現(xiàn)優(yōu)異，因此在測量時電導率優(yōu)異。最后，我們進行了彎曲測試和LED測試，驗證了優(yōu)異的導電性和柔性特性，同時我們進行了多次重復測試(50,000次)，曲率半徑為3mm，電阻變化率<1%。由于LED圖案彎曲到5毫米的曲率半徑，由于暴露在測量設備上的LED數(shù)量減少，12個LED的亮度從81 lx下降到55 lx。因此，證實了柔性是可以驗證的，并且導電性能優(yōu)異。在上面，我們完成了一種低溫型和紫外光固化銀膏的開發(fā)，使具有優(yōu)異導電性的柔性電極的快速制造過程成為可能。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107497

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