美國杜克大學(Duke University)的研究人員在其研究中以不同形狀的純銀導電油墨進行實驗,並評估其懸浮於水中的銀奈米粒子形狀如何影響油墨圖案乾燥後的導電性。研究人員期望進一步打造出具導電性的噴墨印表機「油墨」,從而可在任何表面上列印出低成本、可客製的超薄電路圖案。

這項研究結果發表於美國化學學會(ACS)《應用材料與介面》(Applied Materials and Interfaces)期刊中,透過這篇題為「形態對銀奈米結構薄膜的電阻率影響」(The Effect of Morphology on the Electrical Resistivity of Silver Nanostructure Films)的論文,顯示研究人員的發現十分明確。

為了比較採用不同噴墨印表機的「油墨」,研究人員們在70~400℃的溫度範圍內燒結2種不同長度的銀奈米線(Ag NW)薄膜、奈米粒子(Ag NP),以及微米薄片(Ag MF)。

雖然,由於奈米線的形狀印刷在紙上時更易於纏繞,預計將會更具導電性;但基於銀奈米線的油墨並不只是更易於導電——相較於圓形銀奈米粒子或銀微米薄片等具有類似重量比的油墨,他們甚至不需要高溫燒結步驟,就能輕易超越所有的衡量基準。

在僅70℃ (相容於一般紙質與塑料基板的溫度)進行燒結的銀奈米線薄膜,可實現1.8×10^-5Ω cm的電阻率,使得這些薄膜的導率比銀奈米子製造的薄膜更高4,000倍,甚至在300℃下進行燒結時仍然更導電。

此外,研究人員們還發現,為銀奈米粒子的銀奈米線增加10%的重量,就足以提高400倍的導電性。這將有助於使這種油墨得以用於大部份的紙類或塑料基板上,而不需要進行任何後處理。

採用這項技術實現的印刷電子產品不僅能用於智慧包裝,研究人員預計它還能用於製造太陽池、印刷顯示器、LED、觸控螢幕、放大器、電池,甚至是植入式生物電子裝置。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Nanowire silver ink: highly conductive right out of the printer,by Julien Happich)