[发明专利]一种氧化锆喷墨打印墨水及制备氧化锆纳米晶薄膜的方法

说明书

本发明属于印刷电子材料技术领域，公开了一种氧化锆喷墨打印墨水及制备氧化锆纳米晶薄膜的方法。所述喷墨打印墨水由乙二醇、八水氧氯化锆和聚丙烯酰胺组成。将氧化锆喷墨打印墨水通过喷墨打印制备成液膜，静置，待液膜完全凝胶后，将薄膜置于烘箱在70～80℃下干燥5～10h，然后升温至300～400℃退火处理，得到氧化锆纳米晶薄膜。本发明通过在体系引入聚合物聚丙烯酰胺，使墨水在升温后发生凝胶化反应从而形成凝胶网络，为氧化物前驱体提供反应位点，使其更容易在低温下形成氧化物结构乃至结晶。同时聚合物的热分解能够产生局部高温，进一步促进氧化物的结晶。

技术领域

本发明属于印刷电子材料技术领域，具体涉及一种氧化锆喷墨打印墨水及制备氧化锆纳米晶薄膜的方法。

背景技术

诱导氧化物结晶取向的方法通常分为沉积工艺、基底、添加诱导物质等几个方面。沉积工艺是指一些真空设备能够以极高的精度沉积材料，通过精确地控制来实现特定的结晶形式。基底是指选用一些原本就具有特定结晶取向的晶体材料作为基底，使得沉积在上面的材料也按照给定的取向择优生长，或者对基底表面进行修饰，使其对氧化物的生长产生作用。添加诱导物质常见于溶液法工艺中，通过添加具有特定结构的物质，通常是高聚物，对氧化物的结晶取向产生影响。

上述方法中，精确控制沉积材料结构的真空设备成本极为高昂，能耗大，与当今绿色环保的主旨相悖。基底对于材料的影响深度极为有限，因此会限制生长材料的厚度。添加诱导物质在溶液法中有着广泛应用，且根据选用物质的不同能够实现多种诱导结果，但该方法目前在喷墨打印领域少有报导。

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氧化锆喷墨打印墨水。

本发明的再一目的在于提供上述氧化锆喷墨打印墨水的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述氧化锆喷墨打印墨水及制备氧化锆纳米晶薄膜的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化锆喷墨打印墨水，由乙二醇、八水氧氯化锆和聚丙烯酰胺组成。

优选地，所述聚丙烯酰胺的平均分子量为20000～40000。

优选地，所述聚丙烯酰胺的质量分数为0.3％～0.5％，八水氧氯化锆的摩尔浓度为0.3～0.5M。

上述氧化锆喷墨打印墨水的制备方法，包括如下制备步骤：

将聚丙烯酰胺加入到乙二醇溶剂中，40～50℃下搅拌3～5h使其充分溶解，然后加入八水合氯氧化锆搅拌溶解，陈化10～24h后得到氧化锆喷墨打印墨水。

采用上述氧化锆喷墨打印墨水制备氧化锆纳米晶薄膜的方法，包括如下步骤：

将氧化锆喷墨打印墨水通过喷墨打印制备成液膜，静置，待液膜完全凝胶后，将薄膜置于烘箱在70～80℃下干燥5～10h，然后升温至300～400℃退火处理，得到氧化锆纳米晶薄膜。

优选地，所述喷墨打印条件为：基板温度为25～30℃，喷头电压为30～40V，喷头温度为55～65℃，墨滴间距为30～45μm。

优选地，所述静置时间为20～40min，退火处理的时间为1h。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

本发明通过在体系引入聚合物聚丙烯酰胺，使墨水在升温后发生凝胶化反应从而形成凝胶网络，为氧化物前驱体提供反应位点，使其更容易在低温下形成氧化物结构乃至结晶，并使得前驱体沿特定取向发生聚合反应，从而实现了结晶的择优取向。同时聚合物的热分解能够产生局部高温，进一步促进氧化物的结晶。该墨水体系能够以较为低廉的设备成本实现特殊取向氧化物薄膜的沉积制备。

附图说明