导电油墨及其应用技术进展

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1、万方数据第32卷第4期影像科学与光化学v01．32No．4；!!!生!旦!里!曼i旦曼量!i!旦!!!旦生里旦旦!旦!旦!里i!!!∑』坚!∑：；!!!导电油墨及其应用技术进展李路海。，莫黎昕，冉军，辛智青(北京印刷学院北京市印刷电子工程技术研究中心，北京102600)印刷电子专刊摘要：印刷电子是将传统印刷工艺应用于电子产品制造的新型工艺技术，导电油墨是印刷电子关键材料之一，受到了人们的广泛关注。为了全面了解并把握导电油墨及其应用发展动态，本文结合近年来导电油墨领域文献及研究工作情况，综合分析了导电油墨的分类、构成以及其印刷工艺

2、技术和印刷装备情况，指出导电油墨的主要发展方向在于既要开发新型功能材料(如碳纳米管、石墨烯等)在导电油墨中的应用技术，又要提高印刷成膜后导电材料间的互联性能，解决印刷电路与其它器件间的连线问题。关键词：导电油墨；印刷电子；印刷工艺；印刷电子材料；印刷电子器件doi：10．7517允issn16740475．2014．04．393文章编号：16740475(2014)04039309印刷电子的发展，使导电油墨的重要性日益凸显。印刷电子是将传统印刷工艺应用于电子产品制造的战略性新兴产业，其产品具有柔性化、轻便化、绿色环保、低成本、可

3、大面积生产的特点(图1)，作为硅基电子的补充与扩展，发展前景广阔。经过多年的科学研究与应用实践，传统的印刷油墨已有相对固定的构成模式，例如胶印油墨的水墨平衡与触变性能、凹印油墨的粘弹性与转移性能，均与印刷装备、版材以及印刷工艺形成了一定协同关系。导电油墨印刷不仅要求导电性好，还要轻、薄、粘附牢度高、连线性能优越，因此无法简单沿用传统油墨的构成及印刷方式实现印刷电子产品制造。纵观印刷电子产业链(图2)可见，导电油墨是印刷电子器件制备的基础材料。导电油墨的构成与性能取决于印刷电子产品性能要求，而导电油墨的性能，又决定印刷电子导电材料

4、的制备及其处理技术的研发方向。印刷电子产品和导电油墨技术发展以技术集成为特点，产品市场预测逐年增长，在许多领域的年复合增长率超过45％，呈现快速上升态势[2]。印刷电子产品要求导电涂层的导电性能好、厚度20140609收稿，20140617录用国家自然科学基金重大项目纳米材料印刷技术的基础研究(91123034)、国家科技部科技支撑项目数字化定向控制导电材料晶型及其油墨化工艺研究(2012BAFl3Boo)、工信部超高频RFID标签的印刷制备及工艺研究(11000300339)和北京印刷学院科研处印刷电子创新团队项目(23190

5、114069)资助*通讯作者，E_mail：1iluhai@bigc．edu．cn393万方数据394影像科学与光化学第32卷薄、附着力强，因此开发高性能导电油墨十分必要。中国印刷电子产业技术发展，有大量的微纳米尺度光电子材料研究作为基础‘3。5]。但以印刷电子概念突出印刷技术与电子制造相结合的说法，则始于近十年，从2007年昆山海斯印刷电子有限公司成立，到2010～2011年间中科院苏州纳米所、天津大学、北京印刷学院陆续成立印刷电子研发机构，直至2014年，全国大约有近百家研发机构和企业开展印刷电子领域研究工作。总体上，我国印

6、刷电子技术落后于国外，但在导电油墨及基础材料研究方面，与国际先进水平差距不大[1]。图1印刷电子概念图示Conceptionofprintedelectronics图2印刷电子产业链构成示意图[1]Structureofprintedelectronicsindustrychain1导电油墨的种类及其基本构成1．1导电油墨分类一般将印刷与烧结处理后具有导电性能的油墨，称为导电油墨。印刷与涂布具有较强关联性，从一定意义上理解，满印即为涂布，局部涂布即为印刷，本文将具有导电功能的涂布液也视为导电油墨。从适用于不同的印刷方式的角度分类

7、，可分为柔版印刷、凹版印刷、丝网印刷、凹胶印刷、转移印刷、纳米压印和无水胶印以及喷墨印刷油墨。伴随印刷技术发展，新型导电油墨不断出现，例如微接触印刷导电油墨、液态金属油墨等。从导电材料角度分类，可分为无机材料、有机材料以及复合导电油墨。使用材料包括：金、银、铜、镍、铝等金属及其化合物；硅、锗、碲化镉、铜铟镓硒等半导体材料；导电高分子和小分子；石墨、万方数据第4期李路海等：导电油墨及其应用技术进展395石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。无机纳米材料电荷迁移率远高于有机电子材料，并且性能稳定。银、铜等无机纳米导电材料已经大规模应用于印刷电

8、子领域。表1是目前报道的典型无机纳米金属导电油墨。有机系导电油墨的导电填料多为导电高分子。导电高分子是指具有共轭兀键长链结构的一类有机聚合物，经过掺杂而具有与金属相似的电表1已报道的部分金属纳米颗粒喷墨用导电墨水性能Characteristicsofreport