[发明专利]一种采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法

说明书

本发明公开了一种采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法，解决现有技术中铜基导电油墨制备过程复杂、在空气中易氧化和弯曲稳定性差的技术问题。本发明提供的采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法，包括以下步骤：1)柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒的合成—采用湿式化学还原法合成了铜纳米颗粒：将氯化铜溶解在水中，加热搅拌，在反应混合物溶液中加入柠檬酸和低磷酸钠，恒温条件下搅拌至反应完全，制得柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒；2)制备柔性导电铜膜：制备铜膜被夹在富含肼的烧结膏之间的层状结构后，低温自烧结方法使其导电，制成导电铜膜，铜膜为用步骤1)制得的柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒制成。可广泛应用于微电子技术领域。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体为一种采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法。

背景技术

在过去的几年里，对电子产品日益增长的需求在电子产品领域引发了一场巨大的革命。由于对可穿戴电子产品的需求不断增长，可打印的柔性电子产品日益受到关注。可打印柔性电子器件的发展是当前十年中革命性的发明之一，似乎将在不久的将来改变世界。导电油墨在柔性电子学领域得到了巨大的应用。

导电性金属纳米颗粒由于其独特的物理和化学性质，体积小，表面积大，正吸引着来自世界各地的研究人员和科学家。这些导电纳米材料的特性通过各种应用和商业产品，特别是在金属油墨领域，已经彻底改变了人类与技术的相互作用。在工程导电金属纳米颗粒方面，金、银和镍因其优越的导电性能而最为常见，但这些金属的高成本限制了它们在工业应用中的应用。铜(Cu)更便宜，更丰富，具有较高的导电率被认为是这些昂贵的纳米颗粒的潜在替代品。

铜基导电油墨具有高导电性和成本效益，是最有前途的印刷柔性电子器件的材料。然而，现有技术铜膜的制备过程，通常需要在还原环境下的高温烧结、真空下热烧结足够的时间才能使其导电。然而，灵活的基质不能忍受这些条件。空气中的快速氧化和弯曲稳定性差是铜油墨广泛应用的一大制约因素。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种自烧结温度低，整体制备方法简单易行、操作简便、且成品率高、制作成本低，制备柔性导电薄膜附着力显著提高，机械稳定性强、导电性显著增强，同时抗氧化性能、耐腐蚀性也显著提高，具较高的成本效益、吸引力，显著提高铜油墨在微电子领域的而应用范围，且适合工业适应的采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供的采用柠檬酸盐包覆铜纳米颗粒制备柔性导电膜的方法，包括以下步骤：1)柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒的合成—采用湿式化学还原法合成了铜纳米颗粒(CuNPs)：将氯化铜溶解在水中，加热搅拌，在反应混合物溶液中加入柠檬酸(CA)和低磷酸钠(NaH₂PO₂,SHP)，恒温条件下搅拌至反应完全，制得柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒；

2)制备柔性导电铜膜：制备铜膜被夹在富含肼的烧结膏之间的层状结构后，低温自烧结方法使其导电，制成导电铜膜，铜膜为用步骤1)制得的柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒制成。

优选的，步骤1)中柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒的合成方法中具体步骤如下：

1.1)将氯化铜溶解在水中，并将反应混合物的温度提高到80-100℃，持续搅拌，并在整个合成反应过程中温度和转速均保持恒定；

向反应混合物溶液中加入柠檬酸(CA)和低磷酸钠一水合物(NaH₂PO₂.H₂O,SHP)，将反应混合物在相同的恒温条件下搅拌至反应完全，将反应物进行后处理后，得到柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒。

优选的，后处理步骤具体为：将所得反应后溶液冷却至室温后，再以10000-15000rpm离心后，倒出上清液，将离心管底部少量砖红色铜颗粒沉淀，用乙醇和水合肼混合溶液洗涤后，在真空条件下进行干燥，得到柠檬酸盐包覆的铜纳米颗粒粉末。