【摘 要】
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随着电子工业的不断发展,电子材料在工业生产中扮演着越来越重要的作用。其中,金属导电纳米以其独特的性能优势在工业领域中具有极为重要的地位。优异的电导率及低廉的价格是金属导电纳米材料的研制目标。目前的工业生产中应用最为广泛的纳米导电材料为Ag基纳米导电材料,Ag作为导电性能最为优异的金属具有极大的应用价值。然而,Ag基纳米材料存在成本较高的缺点。因此,Ni基、Cu基纳米粒子成为了首要的替代产品。目前制
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随着电子工业的不断发展,电子材料在工业生产中扮演着越来越重要的作用.其中,金属导电纳米以其独特的性能优势在工业领域中具有极为重要的地位.优异的电导率及低廉的价格是金属导电纳米材料的研制目标.目前的工业生产中应用最为广泛的纳米导电材料为Ag基纳米导电材料,Ag作为导电性能最为优异的金属具有极大的应用价值.然而,Ag基纳米材料存在成本较高的缺点.因此,Ni基、Cu基纳米粒子成为了首要的替代产品.目前制备金属基纳米粒子的方法以化学法为主.存在反应过程复杂,生产速率低,产物不纯净,反应物存在污染等诸多缺点.相比之下,直流电弧等离子体法作为有效的纳米材料制备方法,具有产物纯净,可以大规模量产等优势.利用直流电弧等离子体法制备出Ni基、Cu基纳米粒子并应用于导电性能具有极大的工程指导意义.本文利用直流电弧等离子体法,制备多种成分的Ni基、Cu基纳米粒子.并以其为原材料制备导电样品,探究其实际应用过程中的导电性能.具体实验内容如下: 一、利用直流电弧等离子体法制备纯Ni、纯Cu纳米粒子.利用XRD、TEM检测手段表征纯净纳米粒子的基本结构特征;将纳米粒子压制成导电薄片,分别测试两种纳米粒子的本征导电性能;以获得纳米粒子为到导电剂,遵循既定工艺制备导电样品,测试导电样品不同实验条件下的电学性能变化.实验结果表明:制备的Ni、Cu纳米粒子产物纯净,形貌均匀.其本征导电性能及以其为原料的制备出的导电样品的导电性能仍有提升空间. 二、以上述实验结果为参考,通过加入适量Ag元素对制备的Ni基纳米粒子进行电学性能改善.实验中分别以质量比5:1、10:1、15:1的Ni、Ag微米粉末为原料,利用直流电弧等离子体法制备Ni-Ag双金属纳米材料.并遵循同样的制备工艺,对Ni-Ag纳米粒子与纯Ni纳米粒子的性能进行对比.实验结果表明:由于蒸发速率的不同,利用直流电弧法制备Ni-Ag复合纳米粒子的产物成分与原料成分存在差异;制备的双金属纳米粒子物质纯净,没有形成复杂的Ni、Ag化合物;经Ag元素改善的Ni基纳米粒子的导电性能得到明显的提升:其中25MPa下压制的薄片电阻率可达2.18x10-5Ωcm;利用高温烧结法在450°C条件下制备的烧结体电阻率达1.83x10-3Ωcm;SEM电镜结果显示,烧结温度的提高有利于导电样品内部导电网络的形成,促进了样品导电性能的提升. 三、以Ni-Ag复合纳米粒子的制备工艺为参考,制备Cu-Ag复合纳米粒子.测试不同条件下制备的样品的物理性能.实验结果表明:利用直流电弧法制备的Cu-Ag复合纳米粒子中Cu和Ag元素形成了固溶,有利于两种元素的均匀混合;经Ag元素改善的Cu基纳米粒子的导电性能也得到明显的改善,减少了Cu元素由于表面氧化而带来的电学性能的下降;直流电弧等离子体法是一种有效的制备双金属纳米粉体的物理方法,具有一定的工程应用意义.
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