[发明专利]一种光敏性银基导电油墨、由其制备银导电结构的方法和柔性导电材料

说明书

一种光敏性银基导电油墨、由其制备银导电结构的方法和柔性导电材料。每升油墨中包括银前驱体0.1～5.0mol、可见光光敏试剂0.01～0.20mol、可见光光敏试剂助剂0.01～0.20mol和表面活性剂0.01～0.20mol，有机溶剂1～20mol。本发明中通过控制可见光面光源，投影目标银结构的数字化图形，以此作为光掩模，实现了二维导电银结构的一次性成型。本发明中的导电油墨可充分吸收光能，实现了采用低光功率密度光源在柔性基底上构筑二维银导电结构。本发明所述材料及方法适用于多种聚合物基底材料包括薄膜、板材及管材。

技术领域

本发明属于柔性电子材料领域，具体涉及一种光敏性银基导电油墨、由其制备银导电结构的方法和柔性导电材料。

背景技术

近年来，柔性电子设备迅猛发展，如可拉伸太阳能电池、有机发光二极管等，特别是触摸、平板显示领域是关注度极高的行业。柔性电极材料作为柔性电子设备的基础，引起了广大研究学者的重视。传统的透明导电材料铟锡氧化物(ITO)，因其刚性易脆及成本昂贵等缺点已不能满足柔性电子设备的需求。因此，基于柔性印刷电子技术的导电油墨材料应运而生。

导电油墨材料具有多样性，其中最受关注的是基于银材料的金属导电油墨。其中，颗粒型导电油墨是将银纳米颗粒分散在含多组分的溶剂体系，在实际应用中常会出现堵塞机器喷头、颗粒团聚、分散剂影响导电性等状况。无颗粒型银导电油墨常采用银的前驱体作为银源，混合其他助剂溶于溶剂中，其相比于颗粒型油墨具有显著优势。例如，避免使用分散剂即可明显提高材料导电性能，体系不含有任何固体、不存在团聚堵塞仪器等问题。然而目前传统的无颗粒油墨通常需要先通过喷墨打印或丝网印刷等方法实现所需电子电路图案化，之后通过高温分解等手段制备出银纳米颗粒并将其烧结熔并从而实现其导电性。此方法生产过程复杂，且高温条件会破坏作为柔性电子器件基底的聚合物薄膜材料，不利于柔性电子器件的制备。

另外一种方法是光诱导银纳米颗粒形成及其图案化。常采用点光源扫描照射含银前驱体油墨，通过控制扫描路径，选择性的还原银前驱体并排布成所需图案。此方法相比传统方法，原位还原制备及排布银纳米颗粒，减少制备步骤，大大缩短生产周期。但需要很高的光功率密度才能实现银的原位还原，目前市售光源普遍功率不足，高功率光源成本很高，难以满足大规模生产应用的需求，且高功率光源引起的体系温度升高同样会破坏柔性聚合物薄膜基底。另外，光照排布法所采用的逐点扫描的方式不利于构筑复杂图案，且成型时间长。有研究采用在高光功率密度激光束设备上增加数字微镜器件(DMD)，投影出激光图案作为光掩膜，摆脱了逐点扫描的限制。然而该激光光源控制系统复杂，成本高，且同样受制于银油墨需要高功率激光的特点，不能商业化使用。因此，若开发出适用于低功率光源设备的银导电油墨将会很好地解决这一系列问题，缩减成本的同时大大提高制备银基柔性导电器件的效率。然而，目前关于这方面的研究尚未见报道。

发明内容

本发明提供一种光敏性银基导电油墨，每升油墨包括组分：银前驱体0.1～5.0mol、可见光光敏试剂0.01～0.20mol、可见光光敏试剂助剂0.01～0.20mol、表面活性剂0.01～0.20mol、有机溶剂1～20mol。

根据本发明，每升油墨中，所述银前驱体的含量为0.2～4.0mol，优选为0.3～3.0mol；示例性地，所述银前驱体的含量为0.33mol、1.25mol、2.5mol。进一步地，所述银前驱体可以选自硝酸银、氧化银、氯化银、六氟磷酸银、六氟锑酸银，以及脂肪族羧酸银、芳香族羧酸银和脂环族羧酸银中的一种、两种或更多种。例如，所述脂肪族羧酸银、芳香族羧酸银和脂环族羧酸银选自具有1～3个羧基、0～2个羟基，且碳原子个数为1～17的脂肪族羧酸银、芳香族羧酸银和脂环族羧酸银。优选地，所述银前驱体可以为六氟磷酸银和硝酸银中的至少一种。