[发明专利]一种喷墨打印墨水及由其制备金属氧化物薄膜的方法

说明书

本发明属于印刷电子领域，公开了一种喷墨打印墨水及由其制备金属氧化物薄膜的方法。所述喷墨打印墨水由溶剂乙二醇、0.3～5wt.％的聚丙烯酰胺和0.1～0.6M的八水合氯氧化锆组成。将衬底经预处理后，设定喷墨打印机基板温度为25～30℃，喷头电压30～40V、温度55～65℃，墨滴间距为30～45μm在衬底上进行喷墨打印，打印完成后，将基板升温至40～60℃，静置10～15min，待液膜完全凝胶后，在250～500℃温度下加热处理得到氧化锆薄膜。本发明通过添加含有极性基团的水溶性聚合物聚丙烯酰胺，对金属离子具有螯合作用，并使体系在升温后快速凝胶化，限制溶质溶剂迁移，抑制咖啡环效应。

技术领域

本发明属于印刷电子领域，具体涉及一种喷墨打印墨水及由其制备金属氧化物薄膜的方法。

背景技术

现有的利用溶胶凝胶原理来制备金属氧化物薄膜的工艺多采用旋涂、浸渍提拉法等工艺，通过将金属醇盐或无机盐溶解于水和醇中形成具有高化学活性的前躯体，然后将溶液涂布成液膜，再经过热处理生成金属氧化物薄膜。近些年来，上述溶液体系已经在喷墨打印中得到了应用。通过选用合适的溶剂，可以得到物理性质符合喷墨打印需求的溶液。

咖啡环效应是喷墨打印中存在的普遍现象，上述体系的溶液应用在喷墨打印中时也不例外。由于边缘溶剂挥发速度大于中心溶剂，造成了边缘和中心的溶质浓度差，引发外向的毛细流，最终使得边缘处溶质富集，薄膜干燥后的形貌为边缘高中心凹陷的环状形貌。在电子器件制备中，膜层表面平整度对于器件的性能影响十分巨大，因此上述体系在喷墨打印中的应用有很大的限制。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种喷墨打印墨水。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述喷墨打印墨水制备金属氧化物薄膜的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种喷墨打印墨水，由溶剂乙二醇、聚丙烯酰胺和八水合氯氧化锆组成，所述聚丙烯酰胺的加入量为乙二醇质量的0.3～5％，所述八水合氯氧化锆的浓度为0.1～0.6M。

上述喷墨打印墨水可通过如下方法制备得到：往乙二醇溶剂中加入聚丙烯酰胺，在45℃下搅拌3h以上使其充分溶解，然后加入八水合氯氧化锆，磁力搅拌使其溶解，陈化24h后备用。

优选地，所述聚丙烯酰胺的重均分子量为40000～130000。

一种采用上述喷墨打印墨水制备金属氧化物薄膜的方法，包括如下步骤：

将衬底经预处理后，采用喷墨打印机设定基板温度为25～30℃，喷头电压为30～40V，喷头温度55～65℃，墨滴间距为30～45μm在衬底上进行喷墨打印，打印完成后，将基板升温至40～60℃，静置10～15min，待液膜完全凝胶后，置于热台上，在250～500℃温度下加热处理得到氧化锆薄膜。

进一步地，所述衬底经预处理是指使用UV照射预处理50～80s。

本发明的原理为：本发明从咖啡环效应的本质入手，通过在体系引入具有极性基团的水溶性聚合物聚丙烯酰胺，该聚合物随温度升高发生交联，形成凝胶，且对金属离子有螯合作用，能够有效限制溶剂溶质的迁移。

本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明通过添加含有极性基团的水溶性聚合物聚丙烯酰胺，对金属离子具有螯合作用，并使体系在升温后快速凝胶化，限制溶质溶剂迁移，抑制咖啡环效应。

(2)本发明选用具有较高沸点和粘度的乙二醇作为溶剂，使其在常温状态下外向的毛细流动较弱；而且由于乙二醇粘度较高，因此需要升高喷头温度以降低其粘度，改善喷射性能。

(3)本发明进一步使用UV照射对基板进行预处理，提高其亲水性。

附图说明