7440-22-4 / 關(guān)于片狀銀粉的應(yīng)用

銀粉主要有球狀、片狀、樹(shù)枝狀等幾種典型的形狀。其中，片狀銀粉作為導(dǎo)電填料在形成導(dǎo)電通路時(shí)，因其顆粒間為線接觸或面接觸，相較球狀銀粉的點(diǎn)接觸，片狀銀粉具有相對(duì)較低的電阻；同時(shí)，片狀銀粉的比表面積相對(duì)球狀銀粉較大，表面活化能比球狀或類球狀銀粉低，所以其氧化度和氧化趨勢(shì)較低；另外，片狀銀粉具有較寬的撓度范圍和抗折裂伸張?zhí)匦?，可大大提高電子元件的可靠性。因此，片狀銀粉在微電子技術(shù)、柔性顯示技術(shù)、光伏產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

片狀銀粉制備方法

目前，片狀銀粉的制備方法有機(jī)械球磨法、模板法、化學(xué)還原法、光誘導(dǎo)法等。

1機(jī)械球磨法

機(jī)械球磨法制備片狀銀粉通常是以AgNO3或Ag2O為銀源，在添加劑或分散劑的保護(hù)作用下采用化學(xué)沉淀法利用還原劑將其還原為不同粒徑的球形銀顆粒，再通過(guò)控制球料比、球磨助劑、固液比、球磨時(shí)間等參數(shù)采用機(jī)械球磨法將球形銀顆粒球磨得到片狀銀粉。球磨過(guò)程實(shí)際是通過(guò)磨球在罐體內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從罐體最高點(diǎn)落下時(shí)對(duì)處于罐體下方的球形銀粉施加的“打、砸”作用使球形銀粉變形成為片狀銀粉。

目前機(jī)械球磨法制備的片狀銀粉粒徑一般為微米級(jí)，銀粉色澤光亮、密度大、機(jī)械性能好、比表面積大；產(chǎn)率高，成本相對(duì)較低，是目前生產(chǎn)超細(xì)片狀銀粉的主要方法之一。

但機(jī)械球磨法在生產(chǎn)銀粉過(guò)程中也存在一些無(wú)法避免的不足之處：球磨工藝重現(xiàn)性差，易造成銀粉產(chǎn)品批次質(zhì)量不穩(wěn)定；另外，在球磨的過(guò)程中容易帶入雜質(zhì)，影響銀粉的純度，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生硬化，不易達(dá)到要求的細(xì)度，并且能耗高。

2模板法

模板法是利用模板劑在溶液中自組裝形成的特殊結(jié)構(gòu)，使有機(jī)物在晶核的某個(gè)晶面上進(jìn)行選擇性分子吸附，降低晶面的表面能，使其擇向生長(zhǎng)，進(jìn)而生成非球形結(jié)構(gòu)，具體包括硬模板法、軟模板法以及生物模板法等。

硬模板法在制備微納米結(jié)構(gòu)方面有著強(qiáng)限域作用，能夠嚴(yán)格控制材料的大小和尺寸。但是合成的后處理比較麻煩，往往需要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或有機(jī)溶劑除去模板，這不僅增加工藝流程，而且容易破壞模板內(nèi)的微納米結(jié)構(gòu)。生物模板法需要特定的細(xì)菌或生物材料，操作復(fù)雜，控制難度高且反應(yīng)過(guò)程比較緩慢。

除此之外，所得非球形粒子往往是作為球形粒子的副產(chǎn)物而存在，方法本身的偶然性、不確定性較大且產(chǎn)率較低，因此目前尚難以在工業(yè)生產(chǎn)中得到直接應(yīng)用。軟模板法通過(guò)化學(xué)作用控制納米顆粒的形貌、大小和取向，通常使用各種類型的表面活性劑、微乳液、高分子的自組織結(jié)構(gòu)等，相較于其他2種，軟模板容易移除。

模板法對(duì)于制備特殊形貌的納米材料有著工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)重現(xiàn)性好、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但這一方法僅在制備納米銀片方面效果較好，對(duì)于片徑較大的微米級(jí)別銀片的制備仍有很多問(wèn)題需要解決。

3化學(xué)還原法

化學(xué)還原法是指在液相、固相或氣相條件下，用還原劑還原銀的化合物制備銀粉的一類方法。化學(xué)還原法制備片狀銀粉要經(jīng)過(guò)化學(xué)還原、沉淀這一過(guò)程，包括銀離子的還原、過(guò)飽和、成核、生成銀晶和銀核長(zhǎng)大、團(tuán)聚等幾個(gè)步驟。在銀粒子沉淀的過(guò)程中，采用如光輻射、加入其他輔助化學(xué)品等手段以獲得片狀形貌的銀粉。

化學(xué)法制備的片狀銀粉不會(huì)因機(jī)械球磨而進(jìn)一步污染，純度高，粒子結(jié)構(gòu)均勻，且該法可以較為精確地控制反應(yīng)條件，有利于得到粒徑和形狀可控的片銀。

但是銀粒子濃度偏低，成本偏高且產(chǎn)率低，無(wú)法滿足對(duì)片狀銀粉的大量需求，提高反應(yīng)體系的銀粒子濃度會(huì)導(dǎo)致納米銀粉形貌不可控制、粒徑分布范圍寬等問(wèn)題。同時(shí)粉末力學(xué)性能差，用于漿料中導(dǎo)致零位電阻增加。

化學(xué)還原法制備銀粉為了保證較好的分散性，一般需要加入較多的分散劑（保護(hù)劑），它們?cè)诤罄m(xù)洗滌中很難全部清除，有些甚至含有硫元素。在一定溫度和濕度條件下，導(dǎo)體電極材料中被離子化的Ag與環(huán)境中的硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成黑色Ag2S，會(huì)使產(chǎn)品硫化加重，方阻增高。有些制備出來(lái)的片狀超細(xì)銀粉本身分散性差，團(tuán)聚嚴(yán)重。

一方面造成致密性差，例如存在微小孔隙、微小裂縫等。另一方面，團(tuán)聚越嚴(yán)重，振實(shí)密度越低，銀粉調(diào)制成的銀漿軋漿時(shí)粘輥，印刷時(shí)不易脫網(wǎng)且收縮率大，燒結(jié)膜疏松，形成疏松的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

4光誘導(dǎo)法

光誘導(dǎo)法正是通過(guò)光輻照來(lái)改變銀晶核長(zhǎng)大方向，直接采用不同的光源進(jìn)行照射即可得到不同形貌的非球形銀粒子。整個(gè)光誘導(dǎo)過(guò)程可以分為誘導(dǎo)、生長(zhǎng)和成熟三個(gè)階段。

采用光誘導(dǎo)法制備超細(xì)片狀銀粉，具有工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)品不易被污染等優(yōu)點(diǎn)，是替代現(xiàn)行球磨法的可選方法之一。但是光誘導(dǎo)法制備的片狀銀粉色澤不光亮，銀漿燒結(jié)后的外觀變暗偏黃，而且由于操作條件難以控制，制備的片狀銀粉的粒徑不統(tǒng)一，且反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，方法本身的偶然性和不確定性較大，因此，以目前研究現(xiàn)狀光誘導(dǎo)法制備片狀銀粉很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

片狀銀粉的應(yīng)用

談到片狀銀粉的應(yīng)用，不得不提的是“徑厚比”，即片狀銀粉的顆粒粒徑與片層厚度的比值。徑厚比作為評(píng)價(jià)粉體片狀化程度的重要技術(shù)指標(biāo)之一，直接決定了其應(yīng)用的領(lǐng)域范圍。

粉體的片狀形貌并非標(biāo)準(zhǔn)圓形，不同部位的厚度也存在差異性，因而片狀銀粉的徑厚比只是一個(gè)估計(jì)值。如徑厚比越大的片狀銀粉，常常表現(xiàn)出較低的松裝密度，單位體積的銀粉顆粒數(shù)量較多，一般應(yīng)用于薄膜開(kāi)關(guān)導(dǎo)電銀漿領(lǐng)域，較低銀含量情況下也能表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性能；而徑厚比較小的片狀銀粉，常常表現(xiàn)出較高的振實(shí)密度，一般應(yīng)用于高銀含量的導(dǎo)電銀漿及光伏行業(yè)的 HJT 銀漿領(lǐng)域。

小結(jié)

片狀銀粉的研究已經(jīng)取得諸多成果，但有些關(guān)鍵問(wèn)題仍待探索，如化學(xué)還原法中在提高銀粒子濃度的同時(shí)如何保證產(chǎn)物形貌和尺寸的均一性和分散性；產(chǎn)物的表面改性和內(nèi)在機(jī)理研究；機(jī)械球磨法中球磨工藝的穩(wěn)定控制、雜質(zhì)的消除以及球磨過(guò)程的理論模擬研究等。征途漫漫，唯有奮斗，不同工藝方法制備的片狀銀粉在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此需要研究者們對(duì)銀粉的工藝優(yōu)化給予關(guān)注，以制備出性能更優(yōu)的銀粉，滿足日益發(fā)展的行業(yè)需求。

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