[发明专利]一种数码可控打印Ag纳米线的方法在审

专利信息
申请号: 202210245776.4 申请日: 2022-03-10
公开(公告)号: CN114570938A 公开(公告)日: 2022-06-03
发明(设计)人: 徐文涛;杨露;王子贤 申请(专利权)人: 南开大学
主分类号: B22F9/24 分类号: B22F9/24;B22F1/054;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司: 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 代理人: 赵凤英
地址: 300350 天津*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 数码 可控 打印 ag 纳米 方法
【说明书】:

发明为一种数码可控打印Ag纳米线的方法。该方法以N,N‑二甲基甲酰胺和四氢呋喃为混合溶剂,溶解聚乙烯吡咯烷酮、三氟乙酸铜和三氟乙酸银得到前驱体溶液,然后利用电流体喷印设备打印出Ag纳米线阵列,最后高温退火制备出长而连续、排列均匀、数码可控的Ag纳米线阵列。本发明解决了传统Ag纳米线制备中尺寸短小,杂乱无序的问题,可以得到排列整齐、数码可控的Ag纳米线阵列,为Ag纳米线的制备开辟了新的路径,对Ag纳米线的大规模可控集成等进一步应用具有重要的意义。

技术领域:

本发明属于先进材料制造领域,特别涉及一种数码可控打印Ag纳米线的方法。

背景技术:

随着科学技术的进步,光电子设备朝着小型化、轻便化和可折叠的方向发展,新一代柔性导电材料得到了广泛的研究。其中,Ag纳米线具有出色的抗弯曲性、较高的机械强度、良好的可靠性以及优异的化学稳定性,得到了广泛的研究,被视为最具有前景的柔性导电材料之一。除此之外,Ag纳米线在生物传感、光纤、太阳能电池方面也发挥了重要的作用,是当前纳米材料领域的研究热点之一。

制备Ag纳米线的方法有很多,按照类型主要可以分为物理方法和化学方法等,常见的方法有:模板法、水热法、多元醇法、自组装法、电化学法等方法。但是上述方法制备的Ag纳米线多为短小而不连续、取向不可控的,无法制备出连续、排列整齐的Ag纳米线阵列,这严重限制了Ag纳米线在柔性电子器件、光纤等领域的进一步的应用。

发明内容:

本发明的目的是针对当前Ag纳米线制备技术中存在的不足,提供一种数码可控打印Ag纳米线的方法。该方法以N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃为混合溶剂,溶解聚乙烯吡咯烷酮、三氟乙酸铜和三氟乙酸银得到前驱体溶液,然后利用电流体喷印设备打印出Ag纳米线阵列,最后高温退火制备出长而连续、排列均匀、数码可控的Ag纳米线阵列。本发明解决了传统Ag纳米线制备中尺寸短小,杂乱无序的问题,可以得到排列整齐、数码可控的Ag纳米线阵列,为Ag纳米线的制备开辟了新的路径,对Ag纳米线的大规模可控集成等进一步应用具有重要的意义。

本发明的技术方案为:

一种数码可控打印Ag纳米线的方法,该方法包括以下步骤:

(1)将N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合,制备为混合溶剂;

其中,N,N-二甲基甲酰胺:四氢呋喃的质量比为1-2:1;

(2)将聚乙烯吡咯烷酮、三氟乙酸铜和三氟乙酸银溶解于上述制备的混合溶剂中,常温下搅拌溶解1-24小时,得到前驱体溶液;

其中,质量比为,三氟乙酸银:三氟乙酸铜=3-4:1,三氟乙酸银:聚乙烯吡咯烷酮=1-2:1,前驱体溶液中,聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为7-15%;

(3)利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印为纳米线阵列;

所述过程的静电纺丝参数为:静电纺丝电压为1-1.5kV,注射器针头到基板的距离为1-5mm,注射器针头的出液量为1-100nL/min,基板运动速度为250-1000mm/s;

(4)将纳米线阵列在马弗炉中升温,在300-400℃下煅烧30-60分钟,降温后得到Ag纳米线;

所述的Ag纳米线的直径为700-5000nm,长度为1mm–20cm,间隔为100μm–1cm。

所述的纳米线加热升温速度为2-10℃/min,降温速度为2-10℃/min。

本发明的实质特点为:

本发明通过数码可控打印技术,实现了长直而连续的厘米级别的Ag纳米线的制备。当前技术中,Ag纳米线制备通常有多元醇法、水热法、自主装法等方法,这些方法制备的Ag纳米线长度在百微米级别甚至更低,而制备Ag纳米材料的传统纺丝技术,得到的Ag纳米线是杂乱无章的。

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