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    了解納米導電油墨的應用發展

    柔性透明導電薄膜

        傳統導電薄膜多采用ITO作為導電功能層,由于脆性較大,必須要有玻璃作為保護層,不具備柔性的特點。隨著柔性顯示產品的普及,國內外許多研究機構開始尋找ITO的代替品。利用納米銀導電油墨作為導電原料,通過新制造技術——納米壓印技術制作的柔性透明導電薄膜獲得成功,有望在近幾年投入市場,取代傳統導電薄膜。利用該工藝制作的柔性透明導電薄膜具有如下特點:薄膜表面電阻與透光率可調(優于ITO透明導電薄膜);可一次實現圖案化電極(優于碳材料透明導電薄膜);采用柔性基材,可實現卷對卷大面積、批量化、低成本制造(優于氧化物系列透明導電薄膜);可獲得極高表面導電率(優于導電高分子材料系列透明導電薄膜)。

        RFID天線

        早在多年前,就有人開始研究用納米導電油墨印刷RFID天線,其優勢是工藝簡單、環保、干燥溫度低(適用于多種基材)。常用的RFID天線分為高頻和超高頻兩種,高頻天線制造工藝相對繁瑣,電路需要正反橋接;超高頻天線只需在基材上印刷一次,干燥后,封裝芯片即可得到RFID標簽。因此,納米導電油墨印刷超高頻RFID天線更具有效率優勢。由于納米導電油墨的干燥溫度可低至100℃左右,因此可在紙張、PET表面印刷超高頻RFID天線,在高檔煙酒防偽方面發揮巨大作用。目前,已有公司利用納米銀導電油墨通過噴墨印刷或凹版印刷在紙張和PET表面制作超高頻RFID天線,經過芯片封裝后,RFID標簽的頻率為920MHz,識別距離可達5米。

        晶體管

        衡量芯片制造工藝的基準是芯片內晶體管連接導線的寬度,即線寬。半導體芯片的線寬受到原子尺寸的限制,有其物理極限,芯片體積不可能無限小,通、斷電的頻率無法再提高。突破這個瓶頸需要材料和技術的徹底革新,可采用CNTs晶體管來取代硅晶體管。采用CNTs制作的晶體管,性能比傳統硅晶體管高3~5倍,且制作成本低。

        目前已有一些研發機構開始利用碳納米管導電墨水印刷晶體管。2010年,NEC研究小組在水中加入了10ppm的比例為95%的半導體性質的CNTs和100ppm的乙二醇制成噴墨墨水,印刷出了線寬為70μm的圖案。據悉,NEC研究小組計劃在2014年利用印刷技術使柔性基材上的CNTs晶體管達到實用水平,用途為RFID標簽等。蘇州納米所印刷電子技術中心使用CNTs、納米銀導電墨水,通過氣流噴射技術制成了全打印薄膜晶體管。所打印的晶體管具有結構簡單、可靠性好、工作電壓低,可以在空氣中打印及測試等優點,為印刷晶體管技術進一步實用化奠定了基礎。

        紙電池

        紙電池指的是用紙張或薄膜基材作為載體,使用導電油墨(主要作為電極)印刷的超薄電池。紙電池的終端產品包括有源或半有源型的RFID標簽、標簽傳感器、智能卡、智能包裝、醫用電子藥貼等。全球紙電池市場規模目前約為250萬美元,2015年有望超過56億美元。

        美國斯坦福大學的材料科學家崔易利用將單壁碳納米管導電墨水涂在普通復印紙上,再連接上正負電極,然后將其浸入含有六氟磷酸鋰電解液的溶液中,并密封裝入小袋子,單壁CNTs可從每一個電極中收集電流,普通辦公用紙就成為了紙電池。這種紙電池可被任意折疊和卷曲,而不會影響其充電功能,并且能夠很容易地被壓成薄片裝入電腦,為其充電。該研究小組還提出,這種電池的制作技術極其易于推廣并進行批量生產。

        納米銀導電墨水也可以應用在紙電池電極上。國內也有廠商做過該試驗,采用納米銀導電墨水經噴墨印刷,在PET薄膜上獲得電極,經充放電測試后,發現其具有較好的電池容量,性能較穩定。

        納米導電油墨是印刷電子器件必不可少的材料,是印刷電子產業鏈上游的關鍵和核心技術。國際上德國、日本和韓國等在納米導電油墨研究與應用領域均處于領先地位。在我國,納米導電油墨的生產與應用已經廣泛開展起來,形成了強勁的發展勢頭。在應用方面,作為一種新的印刷耗材,納米導電油墨需要有與之相匹配的工藝條件,才能生產出滿足要求的導電線路。伴隨納米導電油墨生產商和應用終端的共同努力,一些可喜的成果將逐漸走進人們的視野。相信在不久的將來,大規模柔性顯示器、環保超薄電池、RFID標簽等會給人們的生活帶來極大便利。


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