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激光法Al2O3表面金属化及利用单分散银粉制备柔性银薄膜

激光法Al2O3表面金属化及利用单分散银粉制备柔性银薄膜

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作者：马建东东北大学

学位级别：硕士

本文研究了利用激光束能量高、加工效率和精度高的特点实现陶瓷表面金属化的新方法,并对单分散银粉的制备及其在柔性银薄膜制备中的应用进行了研究。利用XRD、SEM、TEM和FI-IR等方法对材料进行了表征。在本文中,利用CO2激光束在Al2O3陶... 详细信息

本文研究了利用激光束能量高、加工效率和精度高的特点实现陶瓷表面金属化的新方法,并对单分散银粉的制备及其在柔性银薄膜制备中的应用进行了研究。利用XRD、SEM、TEM和FI-IR等方法对材料进行了表征。在本文中,利用CO2激光束在Al2O3陶瓷表面制备出致密的C u金属层。为改善Al2O3-Cu间的润湿性,首先利用Cu2O对Al2O3陶瓷表而进行修饰。研究发现,高温下Cu2O与Al2O3发生固相反应生成以CuAl2O4和CuAlO2为主要物相,并紧密覆盖在Al2O3陶瓷表面的修饰层。在激光加工过程中,Al2O3陶瓷吸收激光束能量并使C u和修饰层熔化,并且Cu熔化后与修饰层润湿并形成熔融连接,并以直径为100-120 μm的扁球形分布在Al2O3陶瓷表面。当激光加工功率为84 w、速率为40 mm/s时,Cu与Al2O3陶瓷形成紧密连接,Al2O3-Cu界面剪切强度达到1.8 MPa。为提高Al2O3表面金属间的连接作用,对陶瓷表面金属层进行激光二次加工。激光二次加工后,Al2O3陶瓷表而金属覆盖率显著提高并形成致密的金属层,并且金属层电阻率随激光束能量的增加而迅速增大。当激光加工功率为60 w、速率为1 50 mm/s时,Al2O3陶瓷表面Cu金属层电阻率为3.8×10-7 Ω·m,具有良好的导电性能。另外,在总结纳米金属线制备柔性薄膜方法的基础上,研究了利用单分散银粉快速、低成本制备大尺寸可剥离银薄膜的新方法。首先,利用液相还原法制备出粒径可控、1-5 μm范围内的银粉。经TEO S修饰后,银粉表面形成厚度为3 5 nm的非晶态SiO2修饰层,并具有良好的分散性及流动性。最后,将单分散银粉与有机浆料混合,制备出一定粘度的银浆料。并通过对匀胶旋涂转速的调节,在Al2O3陶瓷基板表面制备出厚度可控的银浆料层。在900℃下保温60 min后,银颗粒发生烧结并且颗粒间以烧结颈相互连接,形成厚度为8-50 μm、具有立体网络结构的可剥离柔性银薄膜。银薄膜电阻率在1.0×1 0-7 Ω·m上下波动,最小达到6.658×10-8 Ω·m,具有优异的导电性能。

关键词：激光法 Cu2O修饰陶瓷表面金属化 teos修饰柔性银薄膜

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