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丝网印刷用纳米ZnO气敏浆料制备研究

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纳米氧化锌浆料的制备是纳米氧化锌气敏传感器器件制备过程的关键。纳米氧化锌电阻浆料主要影响成膜的性能，从而影响气敏性能。浆料成膜性能的评价参数包括成膜平整度、成膜精度、成膜清晰度等。而影响浆料成膜性能的物理参数有浆料的挥发性、流变性、触变性，粘度以及稳定性。浆料由有机载体、功能相和玻璃相组成。有机载体的挥发性能直接影响浆料的挥发性能。有机载体包括溶剂和助剂，溶剂影响浆料的挥发性能和对固相的浸湿性能。松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯是很好的有机溶剂，且熔点区别适当。以这三种溶剂熔点的特点为参考依据，配制不同比例的混合溶剂，测试其在不同温度下的挥发率。通过比较各自的挥发特点，得出松油醇:丁基卡必醇醋酸酯:邻苯二甲酸二丁酯质量比为6:3:1 是最适合用做配制浆料的混合有机溶剂组分配比。同时通过添加助剂如表面活性剂司班85、流变剂1,4 丁内酯、触变剂氢化蓖麻油对有机载体的粘度和流变性能进行了测试和评价，从而得到性能良好的有机载体组分。配制有机载体中表面活性剂的含量分别为2wt%、4wt%、6wt%的浆料，对其流变性能及稳定性能进行分析，结果得到随着司班85含量的增加，浆料的屈服应力减小、流动性增加、触变性降低，同时浆料放置大约一年之后发现分层程度增加稳定性降低。
　　 本研究采用前面优化出的有机载体作为溶剂，以纳米ZnO和玻璃料按照94:6混合作为功能相，通过分别改变球磨时间、球磨工艺流程、纳米ZnO 颗粒尺寸、固相浓度混合球磨配制浆料，使用流变仪对其分别进行了性能测试。结果发现球磨时间对浆料的性能影响不大；采用的两种球磨工艺影响很大，所以在纳米浆料的制备中不适合将固相优先混合之后再与有机载体混合；纳米ZnO的颗粒尺寸和固相浓度对浆料的性能影响都很明显，随着纳米ZnO 颗粒尺寸的减小，固相浓度的增加，浆料的屈服应力增加、触变性增加、流动性降低。研究浆料的性能主要目的是得到印刷性能良好的浆料。采用丝网印刷技术，在相同的丝网印刷工艺下对这些浆料进行印刷。对所印刷的图案进行分析，结果发现商用纳米ZnO（颗粒尺度大约在100nm 左右）用固液相之比值为6.5:3.5时，印刷的图案清晰，边缘锯齿少精度高，成膜表面平整没有丝网印迹。同时结合该浆料的粘度和流变性能，发现浆料的屈服应力越大印刷图案的锯齿越多，且成膜表面的丝网印迹越清晰，但是屈服应力越小时浆料的流动性又比好，影响印刷图案的精度和清晰度。

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