喷墨打印微制造技术：降低烧结温度，快速获得高电导率

本章提供了喷墨打印怎样与含金属的墨水在聚合物基板上用于对印制电子应用来制作金属导电特征的概述。主要的障碍是将金属从绝缘状态到最终的墨水导电。通常转换需要加热，而对常见的温度敏感的聚合物箔不兼容。热量被用来消除周围存在的纳米粒子的有机基团来稳定纳米粒子不被集聚或烧掉MOD墨水中的金属盐中的有机组成部分。近年来，研究的主要焦点一直在降低烧结温度和时间上，为了在短时间内获得比块状金属最高的电导率。

对于NP墨水，目前烧结温度的降低可以通过降低墨水有机添加剂的量来实现。然而，当墨水只含少量的稳定材料时，墨水变得很难印制。因此，为了实现稳定、良好的印制效果和较好的电导率，需要找到含金属墨水印制和烧结之间的一个平衡点。

另一个值得关注的问题是当使用含金属墨水时原材料的价格。虽然金是最好的导体，但其价格与其他金属相比是非常高的。尽管铜、镍、铝的成本可能只有黄金的价格的一小部分，但它们对氧的敏感性使材料很难处理。因此，银的使用被大量报道。目前，有前途的进展是用空气稳定的铜/银核/纳米壳制造的喷墨打印。

使用聚合物箔，由于它们降低生产成本，使卷轴式产品具有低玻璃化转换温度，在加工过程中温度不超过聚合物的T_g或者是薄膜将永久变形受到人们喜爱。在过去的几年中已报道了一些不使用直接加热替代烧结的方法。快速电烧结和微波烧结技术是非常快速的烧结方法，而在1s或更少时间里获得的电导率是块状银的34%～60%。然而，其特点是快速烧结的成功需要一定的电导率。等离子烧结，即暴露于低压氩等离子体中，显示了从顶层烧结成块状材料和在15～30min产生高达40%的电导率。光子烧结用以毫秒为单位的高能白色光脉冲将先驱材料转换为导电特征，可以用于卷轴式生产印制电子应用，是一种很有前途的候选办法。(www.xing528.com)

最近的发展是可以在室温下使金属墨水转换。这是通过物理反应，即通过带负电荷的聚合物稳定剂去除阳离子，或通过反应喷墨打印，即在单一的印制过程中含有先驱金属的双还原剂。

低温烧结和快速烧结技术可以在不久的将来得到更多的探索，这最终会使处理速度加快，可能使卷轴式生产过程具有良好的导电性。