[发明专利]芯-壳纳米颗粒形式的铬金属混合物的制备

说明书

提供了芯‑壳微米颗粒及其制备方法和用途。芯‑壳微米颗粒可包含：芯，芯包括具有第一铬含量的第一金属材料；和壳，壳包围芯，并且包括具有小于第一铬含量的第二铬含量的第二金属材料。例如，第一铬含量可以为在第一金属材料内5%重量或更大的单质铬。

技术领域

本公开大体上涉及用于形成芯-壳纳米颗粒形式的铬金属混合物的制备方法。

背景技术

油墨直写(DIW)，有时也称为自动注浆成型(Robocasting)，是一种增材制造技术，其中在小喷嘴跨平台移动时从该喷嘴挤出或喷射糊的细丝或液体的雾(按照与常规印刷技术类似地称为“油墨”)。这种技术通常属于增材制造的“材料挤出”或“材料喷射”类别。因此，通过逐层“书写”所需的形状来构建对象。在DIW中，以类似于其它增材制造技术的方式将3D计算机辅助设计(CAD)模型分成多层。然后，在控制小喷嘴位置的同时，油墨(通常为陶瓷或液体)通过该喷嘴挤出或喷射，从而绘制出CAD模型各层的形状。利用剪切稀化的流变特性，油墨以类似液体状态离开喷嘴，但立即保持其形状。它与熔融沉积建模不同，因为它不依赖固化或干燥来保持挤出后的形状。

基于气溶胶的直写是指使用从气溶胶油墨产生液体或固体气溶胶束的装置从CAD模型印刷组件的特征的增材工艺。直写技术在微电子工业中特别有用，用于形成互连、传感器和薄膜晶体管(TFTs)之类的组件，并且用于气溶胶直写的新应用也正在快速地构想中。

然而，基于气溶胶的直写能力取决于可用的可消耗金属化油墨的类型。基于气溶胶的直写所用的油墨组合物针对特定的流变、表面和传质特性进行定制。改进的油墨组合物在本领域是受欢迎的，特别是对于某些反应性金属(例如比常规银或金油墨明显更容易受毒物影响的包含铬的纳米颗粒)，这些反应性金属导致油墨的保存期限短得惊人，和/或有附聚且不良雾化的倾向。

由于在不使颗粒聚集、氧化或破坏稳定的情况下形成所涉及的技术难度，铬以还原态存在的铬金属纳米颗粒混合物在当前市场上得不到。具体地讲，铬金属具有高表面反应性，并且铬纳米颗粒显示高的表面:体积比。

因此，对形成铬纳米颗粒、特别是包含铬和其它金属的纳米颗粒的改进方法存在需要，所述纳米颗粒例如用于基于气溶胶的直写油墨内。

发明内容

本发明的方面和优势将部分在以下描述中阐述，或者可从描述显而易见，或者可通过本发明的实践而认识到。

大体上提供芯-壳微米颗粒及其制备方法和用途。在一个实施方案中，芯-壳微米颗粒包含：芯，芯包括具有第一铬含量的第一金属材料；和壳，壳包围芯，并且包括具有小于第一铬含量的第二铬含量的第二金属材料。例如，第一铬含量可以为在第一金属材料内5%重量或更大的单质铬(例如，第一金属材料包含50%重量或更大的单质铬，例如基本由单质铬组成)。

在具体实施方案中，第二金属材料包括钯、铜、镍、铂、金、银、铁、钛或其混合物。例如，第二金属材料包含50%重量或更大的钯。

还大体上提供一种气溶胶油墨，该油墨包括分散于溶剂系统内的这种芯-壳微米颗粒。例如，溶剂系统可包括第一溶剂和第二溶剂的混合物，其中第二溶剂的蒸气压低于第一溶剂的蒸气压。

也大体上提供由在酸性溶液中包含多个铬纳米颗粒的分散体形成多个芯-壳纳米颗粒的方法。在一个实施方案中，方法包括：将还原剂加到包含多个铬纳米颗粒的分散体；使多个铬纳米颗粒在酸性溶液内分散；和将金属乙酸盐螯合物加到分散体，使得金属乙酸盐螯合物包括包围铬纳米颗粒的金属材料，以形成多个芯-壳纳米颗粒；并且从分散体去除酸性溶液。铬纳米颗粒具有第一铬含量，并且金属材料具有小于第一铬含量的第二铬含量。

具体而言，本发明涉及以下实施方案。

1. 一种芯-壳微米颗粒，包含：

芯，芯包括具有第一铬含量的第一金属材料；和