[发明专利]纳米氧化亚铜基3D打印用半导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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                 40~50%，

环氧树脂                        10~20%，

三乙醇胺                        10~20%，

3―氨丙基三甲氧基硅烷           10~20%，

聚乙烯醇                          5~10%，

丙酮                            10~20%。

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100~120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℃，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30~40℃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。

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。

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。

（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。

（3）制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用。

（4）打印成型后的复合材料的载流子迁移率高，达到5cm² V^?1 s^?1。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1