噴墨奈米無機材料墨水製作電容元件與奈米錫微粒的製備

Inkjet Printing Nano Materials to Produce Capacitor and Synthesis of nano tin particles

陳奕安(Yi-An Chen)

指導教授 ： 周更生

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2009年)

摘要

在本研究中吾人利用氧化鋯珠的研磨製程，分散市售的奈米鈦酸鋇粉末製作分散性質良好的奈米鈦酸鋇懸浮液，於乙醇-丙酮的混合溶劑(體積比1:1)中使用PVB (polyvinyl butyral)為分散劑，可製得5vol.%黏度1.95cp(25℃)的有機奈米鈦酸鋇懸浮液；於水溶液中使用PAA-Na (polyacrylic acid sodium salt)為分散劑，可製得5vol.%黏度1.43cp(25℃)的水系奈米鈦酸鋇懸浮液。奈米銀的製備則使用PVP為分散劑，以甲醛還原硝酸銀合成奈米銀粒子，可製得20~40wt%導電性質良好的奈米銀懸浮液。
為了取代貴重的銀製作導電墨水，吾人嘗試製備奈米錫粒子懸浮液，使用PVP為分散劑，可於水溶液中以強還原劑硼氫化鈉還原氯化亞錫合成奈米錫粒子，XRD鑑定錫粒子的晶相良好但同時有少許氧化亞錫生成，由TEM觀察奈米錫粒子粒徑約10-20nm，表面包覆了2-3nm厚的氧化亞錫殼層，DSC分析奈米錫粒子的熔點為228.7℃，較塊材錫熔點低了3.3℃。推測奈米錫粒子可能會與水分子反應產生氧化亞錫，使用乙二醇溶液代替水溶液製備奈米錫粒子，XRD鑑定錫粒子的晶相良好而且沒有氧化亞錫生成，由TEM實際觀察奈米錫粒子粒徑僅3-8nm，使用DSC分析錫粒子熔點為226.7℃，較塊材錫熔點降低了5.3℃，但是奈米錫粒子中有氫氧化硼殘留，升溫至217℃後產生水分子與奈米錫粒子反應產生氧化亞錫。
由於製備的錫粒子導線性質不佳，最後以奈米銀墨水噴墨製作電極圖層，奈米鈦酸鋇墨水噴墨製作介電圖層，使用EPSON R290噴墨印表機在表面溫度118℃的PI基板上噴墨元件面積2.42mm2的電容元件，在偏壓1V頻率100kHz量測到的電容值為163pF/mm2。

關鍵字

噴墨 ； 奈米鈦酸鋇 ； 奈米錫 ； 電容 ； 軟性電子

參考文獻

陳宇璿，「可撓式基板全噴墨有機電子元件與電路製作」，台灣大學應用力學所碩士論文 (2007)

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