一种纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法及其装置与流程

文档序号:11962353阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:包括以下步骤:

(1)、配置纳米银/石墨烯复合墨水:将无水乙醇、聚乙二醇和丙三醇通过超声振动混合在一起,形成粘度为0.01~100帕秒的混合有机溶剂;然后通过机械搅拌的方式将纳米银粉末和石墨烯按纳米银质量百分比为96~99.9%、石墨烯质量百分比为4%~0.1%分散在混合有机溶剂中,配置质量百分比为0.01%~90%的纳米银/石墨烯复合墨水;接着将混合均匀的纳米银/石墨烯复合墨水灌装在点胶头中,准备电路书写;

(2)、纳米银/石墨烯复合墨水的书写:通过气压将高粘度的纳米银/石墨烯复合墨水从胶筒中挤出来,通过点胶头涂写在柔性基板上形成带导电电路的柔性基板;

最后将打印好的带导电电路的柔性基板放在烘干炉中以55℃~65℃烘干2小时~4小时,以去除可挥发的有机溶剂;然后取出来带有导电电路的柔性基板,进行下一步的烧结;

(3)、纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结过程为:将烘干的带导电电路的柔性基板,放在两层PDMS保护塑料之间,PDMS的厚度为100~500微米,然后将柔性基板放置在加热台上;将超声波换能器末端压在柔性基板上,给柔性基板上施加压力达到所需值3~30MPa;加热台对柔性基板进行加热温度为60~160℃;然后,在3~30MPa、60~160℃的条件下,进行热压预烧结,烧结时间为1-10分钟,接下来,在3~30MPa、60~160℃的条件下,开启超声振动,进行热超声烧结,烧结时间为1~10分钟,通过超声、压力和温度的作用,实现纳米银/石墨烯之间的固态扩散,形成柔性电路,制备出具有良好导电性能和机械弯折性能的柔性电路。

2.根据权利要求1所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(1)中将所述的无水乙醇、聚乙二醇和丙三醇以体积百分比50:45:5通过超声振动混合在一起。

3.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(1)中所述的柔性基板是滤纸、橡胶或相纸。

4.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(1)中纳米银粉末和石墨烯按纳米银质量百分比为99.5%,石墨烯质量百分比为0.5%。

5.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(3)中所述的给柔性基板上施加压力达到所需值15MPa,所述的加热台对柔性基板进行加热温度为120℃。

6.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(3)中所述的PDMS的厚度为300微米。

7.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(3)中所述的进行热压预烧结,烧结时间为4分钟;中所述的进行热超声烧结,烧结时间为4分钟。

8.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(3)中所述的热超声烧结所用的超声频率为20-120kHz;功率为100-3000W。

9.根据权利要求1或2所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法,其特征是:上述步骤(3)中所述的热超声烧结所用的超声频率为35kHz;功率为500W。

10.实现权利要求1所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结方法的装置,其特征是:包括纳米银/石墨烯复合墨水的书写系统和纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结系统,所述的纳米银/石墨烯复合墨水的书写系统的结构是:书写底座(11)上设有书写立柱及上下平移台(2)和书写运动平移台(12),所述的书写立柱及上下平移台(2)上设有书写固定支架(7),所述的书写固定支架(7)上设有书写力传感器(4)和胶筒(6),所述的胶筒(6)的上端通过气管(5)与空气压力控制器(3)连接,所述的胶筒(6)的下端连接有点胶头(9);所述的书写运动平移台(12)、书写立柱及上下平移台(2)、书写力传感器(4)和空气压力控制器(3)与书写控制计算机(1)采用通信连接;所述的纳米银/石墨烯复合墨水的热超声烧结系统的结构是:烧结底座(21)上设有烧结立柱及上下平移台(14)和烧结运动平移台(20),所述的烧结立柱及上下平移台(14)上设有烧结固定支架(18),所述的烧结固定支架(18)上设有烧结力传感器(16)和换能器(17),所述的换能器(17)与超声发生器(15)连接,所述的换能器(17)的前端设有变幅杆(23),所述的变幅杆(23)的前端设有工具头(22);所述的烧结运动平移台(20)上设有加热台(19);所述的烧结立柱及上下平移台(14)、烧结运动平移台(20)、加热台(19)、烧结力传感器(16)和超声发生器(15)与烧结控制计算机(13)采用通信连接。

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