[发明专利]银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量装置和方法

权利要求书

1.银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量装置，其特征在于：包括精确控温加热平台、基板、掩盖基板、压板、注射泵组件、动力控制系统；其中，

所述的基板，固定在所述的精确控温加热平台上面；基板上开有微型腔；微型腔包括两个方形电极槽、注射导线槽和排气槽；方形电极槽之间通过注射导线槽相连通，其中一个方形电极槽的一侧连通排气槽，排气槽与外界相通；方形电极槽的一侧连接四探针；

所述的掩盖基板，安装在所述的基板的上方，且与所述的基板相互贴合，与所述的基板大小相同；掩盖基板上开有两个通孔；掩盖基板上的通孔的中心与相对应的所述的方形电极槽中心重合；

所述的压板，安装在所述的掩盖基板上；压板上安装有气缸；

所述的注射泵组件，包括推杆活塞、注射泵、压力表、电磁流量阀、流量检测器和墨水注射喷头；推杆活塞位于注射泵内，注射泵的出口处安装有压力表和电磁流量阀，电磁流量阀出口端接有流量检测器，流量检测器的出口处安装墨水注射喷头；墨水注射喷头插入所述的掩盖基板上的一个通孔内；

所述的动力控制系统，包括注射泵动力组件、步进电机和信号控制器；注射泵动力组件连接所述的推杆活塞；注射泵动力组件连接步进电机；步进电机连接信号控制器，信号控制器同时连接流量检测器。

2.根据权利要求1所述的银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量装置，其特征在于所述的墨水注射喷头处还安装有位置调整装置。

3.根据权利要求1所述的银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量装置，其特征在于所述的方形电极槽的截面积与注射导线槽的截面积比大于20。

4.根据权利要求1所述的银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量装置，其特征在于所述的基板和掩盖基板所用的材料相同；所述的基板为玻璃基板；所述的掩盖基板为玻璃掩盖基板。

5.一种银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量方法，其特征在于步骤如下，

S1：注射泵内灌注银纳米颗粒导电墨水；

S2：掩盖基板与基板相贴合，气缸工作，通过压板，在掩盖基板上施加压力F2；

S3：打开精确控温加热平台电源，对基板和掩盖基板加热，温度加热到T1，在温度T1保持t时间；

S4：打开动力控制系统的电源，步进电机工作，带动注射泵动力组件向下移动，产生F1的推力，从而推动注射泵中的推杆活塞向下运动，挤压墨水，墨水到达注射泵的出口处；

S5：墨水到达注射泵组件中的墨水注射喷头，通过掩盖基板上的通孔，流到基板的方形电极槽内，直到基板上的排气槽开始有银纳米颗粒导电墨水溢出，在温度T1，完成银纳米颗粒导电墨水的注射；

S6：完成银纳米颗粒导电墨水的注射后，对精确控温加热平台继续加热，即对注射后的基板和掩盖基板继续进行加热，通过四探针测得银纳米颗粒导电墨水的电阻值时的温度记为T2，并对温度T2进行保持t时间，然后将保温t时间内的测得银纳米颗粒导电墨水的电阻值求平均值；

S7：继续对精确控温加热平台加热，增加ΔT的温度，继续进行保温t的时间，将保温t时间内的测得银纳米颗粒导电墨水的电阻值求平均值；

S8：继续对精确控温加热平台加热升高ΔT的温度，直到测得银纳米颗粒导电墨水的电阻值不再下降或出现上升情况，精确控温加热平台停止加热，得到不同温度下银纳米颗粒导电墨水在保温t时间的电阻值的平均值，进而得到银纳米颗粒导电墨水烧结过程中的动态导热系数。

6.根据权利要求5所述的银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量方法，其特征在于所述的S5中，注射泵组件中的流量检测器将检测到的电磁流量阀出口处的流量信号传输到信号控制器，信号控制器将流量检测器传输的信号进行处理和对比，如果流量不符合流量要求，信号控制器将处理后的信号传输给步进电机，调节步进电机转速，从而调节装置的流量大小。

7.根据权利要求5所述的银纳米颗粒导电墨水烧结过程动态导热系数测量方法，其特征在于：不同温度下的银纳米颗粒导电墨水的导热系数计算，基于Wiedemann-Franz法则进行计算：

k_ink(t)＝L_silver·σ(t)·T_ink(t) (1)

其中，式(1)中，k_ink(t)为t温度下的银纳米颗粒墨水的导热系数，T_ink(t)为瞬时温度，σ(t)为t温度下的银纳米颗粒墨水的瞬态电导率，洛伦兹数L_silver为常数；

由于，

其中，R(t)为银纳米颗粒导电墨水在温度T和时间t时的电阻值的平均值；将(2)式代入(1)式，得

通过对(3)式的微分迭代求解，确定银纳米颗粒导电墨水在温度T时，银纳米颗粒导电墨水的导热系数：

(4)式中，k_ink,ρ_ink,C_p,ink和s分别为纳米颗粒墨水的导热系数、密度、比热容和墨水吸收的热量；得

即得到不同温度下，通过测得的银纳米颗粒导电墨水的电阻值，得到不同温度下的银纳米颗粒导电墨水的导热系数。