纳米氧化亚铜基3d打印用半导体材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料及其制备方法，具体步骤为将环氧树脂与丙酮混合，加入三乙醇胺，室温搅拌，再依次加入3―氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇颗粒，室温搅拌，然后加入纳米氧化亚铜粉，加热搅拌，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料。其中纳米氧化亚铜粉含量为40～50%，环氧树脂含量10～20%，三乙醇胺含量为10～20%，3―氨丙基三甲氧基硅烷含量为10～20%，聚乙烯醇含量为5～10%，丙酮含量为10～20%。本发明制备的半导体复合材料可在30～40℃的温度范围内进行3D打印且打印成型后的纳米氧化亚铜基半导体材料的稳定性好，载流子迁移率高。
【专利说明】纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料【技术领域】，涉及一种纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米氧化亚铜作为P型半导体材料，具有活性的空穴-电子对，具有量子效应，同 时也具有纳米材料表面积巨大、表面能极高等特性，体现出良好的光电子转换性、催化活 性、强大的吸附性、杀菌活性、低温顺磁性等。有科学家指出纳米氧化亚铜的某些性质为波 色一爱因斯坦凝聚子理论提供了良好佐证，这也为其更广泛的应用提供了理论基础。纳米 氧化亚铜材料具有许多优良性质，应用十分广泛，但是由于其水溶性差、稳定性不佳，也影 响了其进一步应用，因此其研究更多的集中于新型制备方法、表面亲水性修饰、稳定剂选择 等，以期提高其水溶性和稳定性，为更多的应用打下基础。
[0003] 近年来，3D打印技术发展迅速，在各领域都取得了长足发展，已成为现代模型、模 具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽车摩托车、家电、生物医学等领域得到了一定 应用，在工程和教学研究等领域也占有独特地位。具体应用领域包括：工业制造。可应用于 产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证。制作模具原型或直接打印模具，直接打印产 品：3D打印技术制造的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世，家用器具模型也被用 于企业的宣传、营销活动中；文化创意和数码娱乐：可作为形状和结构复杂、材料特殊的艺 术表达载体。
[0004] 当前能用于3D打印的半导体材料非常罕见，而半导体技术是现代信息技术的基 石，纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料将显著扩展3D打印技术的应用范围。
【发明内容】
[0005] 本发明属于复合材料【技术领域】，涉及一种纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料 及其制备方法。该复合材料制备方法的特征为将环氧树脂与丙酮混合，加入三乙醇胺，室温 搅拌，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇颗粒，室温搅拌，然后加入纳米氧化亚 铜粉，加热搅拌，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料。本发明制备的复合 材料应用领域广泛，包括防污涂料、光激发半导体材料、抗菌材料、生物传感器以及荧光探 针等。
[0006] 本发明提出的纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料： 由下列重量比的原料组成： 纳米氧化亚铜粉 4(Γ50%， 环氧树脂 ΚΓ20%， 三乙醇胺 1(Γ20%， 3一氣丙基二甲氧基娃烧 10 20%, 聚乙烯醇 5?10%， 丙酮 1(Γ20%。
[0007] 所述的纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料，其制备方法包括以下步骤： 1) 将重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的颗粒； 2) 按重量配比称取原料； 3) 在氮气氛围下，将环氧树脂与丙酮混合，加入三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加 入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至60~75°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半 导体材料。
[0008] 将该材料在3(T40°C进行3D打印，测试成型后材料的密度、拉伸强度及载流子迁 移率。
[0009] 本发明制备的复合导电材料可制成薄膜、阵列、立体结构器件等，在环保、电气及 智能材料等领域获得应用，市场前景广阔。
[0010] 有益效果 与现有技术相比，本发明的优点在于： (1)将纳米氧化亚铜粉分散在具有一定粘度的胶体溶液中，氧化亚铜粉分布均匀，复合 材料稳定性好。
[0011] (2)本发明制备的3D打印材料是一种流体材料，打印过程不会堵塞3D打印机喷 头，适用于现有的多数3D打印机。
[0012] (3 )制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用。
[0013] (4)打印成型后的复合材料的载流子迁移率高，达到5cm2 V_1 ?Γ1。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过实施例进一步描述本发明 实施例1 将l〇g重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的颗粒；在氮气氛围下，将 10g环氧树脂与10g丙酮混合，加入10g三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加入10g 3 - 氨丙基三甲氧基硅烷、l〇g聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入50g平均粒径为30 纳米的氧化亚铜粉，加热至60°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用 半导体材料。将该材料在30°C进行3D打印，成型后材料的密度为5. 36g/cm3,拉伸强度为 66.6MPa，载流子迁移率为5cm2 V_1 s_1。
[0015] 实施例2 将5g重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的颗粒；在氮气氛围下，将 20g环氧树脂与15g丙酮混合，加入10g三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加入10g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入40g平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至75°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体 材料。将该材料在40°C进行3D打印，成型后材料的密度为4. 34g/cm3,拉伸强度为79. 3MPa， 载流子迁移率为3. lcm2 V_1 ?Γ1。
[0016] 实施例3 将5g重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的颗粒；在氮气氛围下，将 lOg环氧树脂与20g丙酮混合，加入15g三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加入lOg 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入40g平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至70°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体 材料。将该材料在35°C进行3D打印，成型后材料的密度为3. 79g/cm3,拉伸强度为71. 2MPa， 载流子迁移率为3.5cm2 V_1 ?Γ1。
[0017] 实施例4 将5g重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的颗粒；在氮气氛围下，将 10g环氧树脂与10g丙酮混合，加入20g三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加入15g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入40g平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至65°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体 材料。将该材料在30°C进行3D打印，成型后材料的密度为4. llg/cm3,拉伸强度为81. IMPa， 载流子迁移率为3.9cm2 V_1 ?Γ1。
[0018] 实施例5 将6g重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的颗粒；在氮气氛围下，将 llg环氧树脂与llg丙酮混合，加入llg三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加入20g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、6g聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入41g平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至75°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半导体 材料。将该材料在40°C进行3D打印，成型后材料的密度为4. 33g/cm3,拉伸强度为76. 7MPa， 载流子迁移率为4.3cm2 V_1 ?Γ1。
【权利要求】
1. 一种纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料，其特征在于：由下列重量比的原料组 成： 纳米氧化亚铜粉 4(Γ50%， 环氧树脂 ΚΓ20%， 三乙醇胺 1(Γ20%， 3一氣丙基二甲氧基娃烧 10 20%, 聚乙烯醇 5?10%， 丙酮 1(Γ20%。
2. 权利要求1所述纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料，其制备方法包括以下步骤： 1) 将重均分子量为5~10万的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的颗粒； 2) 按重量配比称取原料； 3) 在氮气氛围下，将环氧树脂与丙酮混合，加入三乙醇胺，室温搅拌15分钟，再依次加 入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇颗粒，室温搅拌45分钟，然后加入平均粒径为30纳米 的氧化亚铜粉，加热至60~75°C，搅拌30分钟，冷却至室温，得纳米氧化亚铜基3D打印用半 导体材料。
【文档编号】C08L63/00GK104194266SQ201410424204
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】蓝碧健 申请人:太仓碧奇新材料研发有限公司