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本论文从纳米粒子的图案化出发,研究了通过喷墨打印和液膜破裂自组装形成银纳米粒子图案的两种方法,并研究了聚合物液膜在具有微结构的基底上通过可控去浸润形成聚合物图案的过程。主要研究内容如下:
1.采用溶剂热法制备了高产率的纳米三角银片。系统研究了反应物的浓度、保护剂的分子量、反应温度、反应时间、添加剂对纳米三角银的尺寸及其分布和形状的影响。在此基础上,制备了水性体系的纳米三角银片墨水,用喷墨打印方法打印在柔性基底上,处理后获得导电图案。研究发现,采用低固含量的纳米三角银片墨水获得了较好的导电性,是由于纳米三角银片的尖端部分表面能高,在较低温度下即可熔化并相互连接,而且纳米三角银片之间为面接触,提供了更多的渗透路径传输电子。采用喷墨打印纳米三角银片制备导电图案,在柔性印刷电子领域具有很好的应用前景。
2.采用微结构的模板基底诱导聚合物PS液膜破裂并调控三相线退缩,形成了可控的聚合物图案。原位观察液膜破裂去浸润形成不同图案的过程,发现液膜破裂的位置依赖于聚合物的浓度,源于液膜与柱子的粘附力和液膜的结构内聚力之间的竞争。研究了基底温度、基底倾斜角度、柱子形状和排列对图案形貌的影响。用该方法制备了P3HT的图案,并进行了电学性能表征。该方法可用于溶液法制备各类有机功能器件。
3.采用络合银盐与聚合物的混合液,通过微结构诱导液膜破裂,组装得到银纳米粒子图案。系统研究了聚合物浓度、基底倾斜角度、基底温度及后处理方式对银粒子图案形貌的影响。阐述了聚合物去浸润作为模板组装银纳米粒子形成图案的机理,并与银纳米粒子和PS混合物液膜的去浸润行为进行了比较。发现纳米粒子的尺寸对聚合物去浸润行为有直接影响,纳米粒子大于液膜厚度时,会阻止聚合物去浸润。该方法制备的银粒子图案,在微电子器件、透明导电膜方面具有潜在的应用价值。