新的銅基材料可用于替代下一代和印刷電子產(chǎn)品中更昂貴的貴金屬，如銀和金。日本的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，將銅基金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢阅７沦F金屬(如金和銀)特性的材料，為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)制造下一代電子設(shè)備的成本降低鋪平了道路。他們說(shuō)，東北大學(xué)的研究人員和東京三井礦業(yè)冶煉有限公司的合作成功地合成了銅納米粒子，這種銅納米粒子可以在比以前更低的溫度下凝固，同時(shí)保持純凈。

由東北大學(xué)先進(jìn)材料多學(xué)科研究所副教授Kiyoshi Kanie領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變納米粒子的結(jié)構(gòu)使其更穩(wěn)定，因此在低溫下不易降解而實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。他說(shuō)，這一直是使用銅來(lái)制造電路的問(wèn)題，這在生產(chǎn)成本方面比貴金屬便宜得多。

具體而言，研究人員通過(guò)在室溫下在空氣中用含水肼溶液還原銅 - 次氮基三乙酸絡(luò)合物的水溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。然后，他們使用金屬絲網(wǎng)掩模和在200攝氏度的氮?dú)夥障聼o(wú)壓燒結(jié)工藝將所得的銅基納米乳劑印刷到玻璃基板上30分鐘。他們?cè)趯懻撐脑谒麄兊墓ぷ髯匀浑s志科學(xué)報(bào)告。

需求中的可穿戴設(shè)備

隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的出現(xiàn)，對(duì)可支持持續(xù)通信的可穿戴，靈活且纖薄的電子設(shè)備的需求量很大。這些設(shè)備的一些組件 - 例如在它們之間發(fā)送和接收信號(hào)的天線 - 需要昂貴的金和銀基金屬?gòu)?fù)合材料。

迄今為止，用于制備銅納米顆粒代替這些金屬的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致雜質(zhì)附著在材料上，只能在高溫下除去，使得納米顆粒在室溫下不穩(wěn)定，Kanie說(shuō)。他說(shuō)，這是在電子設(shè)備中創(chuàng)造更具成本效益的黃金和白銀零件替代品的障礙之一。

“銅在制備電路時(shí)一直是一種極具吸引力的替代材料，”Kanie承認(rèn)道，“使用銅的最重要部分是改變它，使其在低溫下固化。到目前為止，這很難，因?yàn)殂~很容易與之相互作用空氣中的水分會(huì)降解，變成不穩(wěn)定的納米粒子?！?br/>

研究人員現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)改變銅材料中碳的結(jié)構(gòu)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，以“成功克服這種不穩(wěn)定性問(wèn)題，”他說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將他們開發(fā)的銅材料的使用范圍擴(kuò)大到傳統(tǒng)電子制造業(yè)的使用范圍，擴(kuò)展到印刷電子領(lǐng)域，該領(lǐng)域使用更環(huán)保的生產(chǎn)工藝，減少材料浪費(fèi)。

“我們的方法有效地創(chuàng)造了基于銅納米粒子的材料，可以用于各種類型的按需柔性和可穿戴設(shè)備，這些設(shè)備可以通過(guò)印刷工藝以極低的成本輕松制造。