[发明专利]粗糙表面上导电性能良好的油墨及其应用

说明书

本发明公开了一种粗糙表面上导电性能良好的油墨及其应用。所述粗糙表面上导电性能良好的油墨包括长条状导电颗粒以及溶剂等，所述长条状导电颗粒的长径比为10～500：1。本发明的油墨采用长条状导电颗粒作为主要导电材料，可以避免烧结处理即获得良好导电性能，同时其对于承印表面粗糙度的适应能力强，在粗糙或具有细孔的表面上具有更好的导电性，而且长条状导电颗粒之间还能形成导电空心网络结构，可以在大幅降低导电材料用量的情况下达成相同或更佳导电性能，此外该导电空心网络结构也有利于填充高强度树脂，从而在油墨干燥后获得更高的牢固度。

技术领域

本发明涉及一种导电油墨，具体涉及一种粗糙表面上导电性能良好的油墨及其应用，属于印刷电子技术领域。

背景技术

业内通常将黏度低于100cP的可导电液体材料称为油墨或者墨水(ink)，以区别于丝网印刷、点胶等工艺所用的高黏度导电浆料。而喷墨打印(inkjet)和部分书写工具所用的导电油墨黏度更加苛刻，通常低于30cP。在如此严格的黏度指标下，开发导电油墨不能选用以往高黏度浆料所常用的微米级金属粉料、碳颗粒等大尺寸材料，需要转而选用纳米尺度的导电材料包括金属颗粒、氧化物颗粒、碳材料(如碳纳米管、石墨烯等)、导电高分子等。其中纳米级别(主要是30-100nm直径)的球状金属颗粒具有分散性好、烧结温度适中、导电性好、不易堵塞等优点，成为目前喷墨打印等低黏度类型导电墨水的主流，获得了广泛的应用。

然而，随着球状金属纳米颗粒导电油墨应用的进一步拓展，该类材料的一系列缺点也在部分特种应用领域逐渐凸显。最常见的问题在于该类材料需要印刷成膜后加热烧结，虽然其烧结温度由早期的接近300℃逐步降低到100℃左右，但还是不能完全取消印刷后的加热烧结这一步骤，光子烧结、微波烧结等新技术本质上也仍然是对材料加热，有可能对不耐高温的承印表面造成负面影响。近期也有“常温自烧结”等新技术开发出来，但这种常温下自发烧结的特征本身就意味着油墨存在稳定性的隐患。另一方面，市面上存在一些无需加热、自发干燥后就可以导电的金属油墨或者导电漆，但所采用的导电材料为微米以上尺寸的银粉或其它金属粉体，黏度偏高且很容易造成小尺寸喷口的堵塞，无法用于喷墨打印或者低黏度的书写工具。

采用球状结构金属颗粒的导电油墨所面临的另外一个重要挑战则在于印刷后图案的牢固度偏低。目前的导电油墨通常采用高强度的树脂材料来提高油墨干燥后的牢固度，但为保证整体导电性，树脂材料只能保持在一个很低的比例，由此带来了油墨干燥后牢度偏低的痼疾。如果为提高强度而增加树脂含量，则会导致油墨整体导电性的急剧下降。

此外，以纳米球状金属颗粒作为主要成分的导电油墨对承印面的状况也有严格的要求。由于球状结构的金属颗粒需要无缝隙堆积才能导电，一旦在比较粗糙的表面书写或者印刷时，金属纳米颗粒很容易渗透进承印面的孔洞或空隙中，造成导电油墨的浪费。因此，现有的纳米金属颗粒导电油墨在粗糙度超过200nm的表面上打印得很薄的时候，通常在宏观上表现为不导电或导电性很差。在印刷制备多层器件顶部电极时还有引起上、下层电极之间短路的风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种粗糙表面上导电性能良好的油墨及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种粗糙表面上导电性能良好的油墨，其包括长条状导电颗粒以及溶剂，所述长条状导电颗粒均匀分散于所述溶剂中，并且所述长条状导电颗粒的长径比为10～500：1，优选为50～350：1，尤其优选为150～250：1。

进一步的，所述油墨中长条状导电颗粒的含量为0.01～10wt％，优选为0.05～5wt％，尤其优选为0.2～1wt％。

进一步的，所述长条状导电颗粒的直径为1～60nm。

进一步的，所述长条状导电颗粒的长度小于50μm，优选小于8μm，尤其优选为1～8μm。