本發(fā)明涉及一種銀漿前驅(qū)液的配制以及一種激光直寫(xiě)技術(shù)。特別涉及一種柔性基體上激光原位還原制備銀電極的方法，屬于銀電極的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)柔性器件的需求越來(lái)越大。主要是因?yàn)楣杌鶄鹘y(tǒng)器件往往是脆性的，在彎曲和拉伸等條件下容易發(fā)生斷裂。相對(duì)于傳統(tǒng)的電子器件，柔性電子器件最顯著的特點(diǎn)就是具有柔性可彎曲拉伸的特點(diǎn)。由于具有該特點(diǎn)所以能滿足一些特殊設(shè)備對(duì)形變的要求。比如柔性儲(chǔ)能器件、柔性傳感器、電子皮膚。以傳統(tǒng)硅材料為基體的電子器件如果能實(shí)現(xiàn)柔性化將極大程度的拓展電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域。并且將改變?nèi)祟愇磥?lái)的生活方式，比如近幾年發(fā)展起來(lái)的可穿戴設(shè)備。另一方面微電子器件將更加以人為中心，也必將朝著智能化便攜化發(fā)展。這也必然要求微電子器件和產(chǎn)品是柔性的并能適應(yīng)各種非平面環(huán)境下的使用。因此，柔性加工與制備技術(shù)將是微電子技術(shù)發(fā)展的方向之一。

傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷、光化學(xué)法、電子束刻蝕和電子束離子束掃描等方法存在柔性化程度低，制造工序多，制作周期長(zhǎng)，精度低，加工誤差大，電鍍腐蝕等對(duì)環(huán)境污染大，成本高等不足。為了實(shí)現(xiàn)柔性基體高精度上微納結(jié)構(gòu)與器件的制備。國(guó)內(nèi)外研究人員著力于激光直寫(xiě)技術(shù)的研究。相比傳統(tǒng)方法，激光直寫(xiě)加工精度高。激光直寫(xiě)可以實(shí)現(xiàn)高精度定位。由于其精度主要取決于激光光斑大小，而激光光斑可以聚焦到微米量級(jí)。從而其加工精度可以達(dá)到微米量級(jí)。同時(shí)激光直寫(xiě)技術(shù)成本較低。相比絲網(wǎng)印刷和光化學(xué)法而言，無(wú)需制備模板，無(wú)需特殊氣氛保護(hù)。其設(shè)備成本比電子束離子束低很多。同時(shí)由于是加成法制備，所以能節(jié)省材料降低污染。激光光束不會(huì)造成類似電子束離子束一樣的負(fù)面效應(yīng)。并且激光直寫(xiě)適用的范圍廣?？梢杂糜诟叻肿硬牧稀雽?dǎo)體材料、金屬材料和陶瓷材料等的加工制備。目前已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的主要有激光化學(xué)氣相沉積、激光誘導(dǎo)液相化學(xué)鍍和激光誘導(dǎo)固相反應(yīng)沉積等方式。利用該技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)掩膜條件下自由沉積制備線寬很窄的微納結(jié)構(gòu)。已經(jīng)不同材料的加工與制備，比如金、銀、銅和鋁等。現(xiàn)有的激光直寫(xiě)技術(shù)研究將注意力主要放在如何減少線寬增加其導(dǎo)電性，而忽略了其粘附強(qiáng)度的問(wèn)題。所以目前激光直寫(xiě)制備的結(jié)構(gòu)與基體連接強(qiáng)度比較低。該不足也限制了激光直寫(xiě)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的推廣。

針對(duì)該問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種銀漿前驅(qū)液的配制以及一種激光直寫(xiě)技術(shù)，特別涉及一種柔性基體上激光原位還原制備高粘結(jié)強(qiáng)度銀電極的方法。本發(fā)明公開(kāi)的銀漿前驅(qū)液制備方法簡(jiǎn)單快捷，無(wú)需加熱等條件。所使用激光直寫(xiě)技術(shù)能一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)。無(wú)需復(fù)雜的化學(xué)處理、昂貴的設(shè)備以及繁瑣的工藝過(guò)程。該方法制備的銀電極可用于柔性顯示、微納傳感制備等各個(gè)領(lǐng)域，將有很好的實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單快捷的銀漿前驅(qū)液制備配方進(jìn)而利用激光原位還原制備銀電極的方法。省略現(xiàn)有的激光直寫(xiě)電極需要提前合成制備相應(yīng)納米顆?；蛘呒{米線等納米材料的步驟。并且解決現(xiàn)有激光直寫(xiě)所獲得的電極與基體粘結(jié)強(qiáng)度不高的問(wèn)題。提供一種柔性基體上利用激光在塑料基體背面進(jìn)行掃描一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)的激光直寫(xiě)制備電極的方法。

本發(fā)明目的通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到的，其具體工藝流程包括以下步驟：

(1)首先將硝酸銀、檸檬酸三鈉和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制備成銀漿前驅(qū)液；

(2)將選用的塑料基體清洗烘干后放入等離子清洗儀中進(jìn)行表面清洗處理；

(3)之后將所制備的銀漿前驅(qū)液旋涂于需要制備銀電極的步驟(2)的塑料基體的正面上，放入烘箱中加熱烘干(優(yōu)選50℃)。

(4)采用納米激光(優(yōu)選405-808納米激光)在塑料基體背面進(jìn)行掃描制備銀電極，使納米激光從塑料背面入射聚焦于塑料基體與銀漿前驅(qū)液接觸界面處進(jìn)行掃描制備銀電極，完成所需電極直寫(xiě)后用去離子水清洗掉多余的銀漿即可獲得所需銀電極。

所述激光直寫(xiě)銀漿前驅(qū)液中添加PVP，PVP含量百分含量為硝酸銀質(zhì)量的1％-30％，優(yōu)選5-10％。硝酸銀、檸檬酸三鈉的摩爾比優(yōu)選3:1。

所述的塑料基體可以是各種常用塑料基體，如PC、PI、PDMS、PMMA等塑料基體中的一種。

采用本發(fā)明方法，利用3M膠帶進(jìn)行粘附力測(cè)試，可承受至少五十次粘附測(cè)試。并且其具有良好的導(dǎo)電率及可彎曲性能。經(jīng)過(guò)1500次彎曲測(cè)試后其電阻率只有5.2％的增加。本發(fā)明公開(kāi)的銀漿前驅(qū)液制備方法簡(jiǎn)單快捷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比：

①本發(fā)明不需要合成制備銀納米顆粒或者納米線等納米材料銀漿，只需簡(jiǎn)單配比混合，不需要加熱、油浴、真空等條件就可制備出用于激光直寫(xiě)的銀前驅(qū)溶液。

②同現(xiàn)有合成方法相比，本發(fā)明選用常規(guī)合成銀納米材料的硝酸銀、檸檬酸三鈉試劑的基礎(chǔ)上加入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。

③同現(xiàn)有激光直寫(xiě)技術(shù)相比，本發(fā)明利用激光在塑料背面進(jìn)行掃描制備銀電極。

④同現(xiàn)有激光直寫(xiě)技術(shù)相比，首先本發(fā)明所制備銀電極時(shí)能一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)。并且本發(fā)明在塑料基體上所制備的銀電極與基體的粘結(jié)強(qiáng)度很高，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)單、省時(shí)高效的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1，激光直寫(xiě)裝置示意圖

圖2，未添加PVP(a1)和添加PVP(b1)制備的電極清洗前照片；未添加PVP(a2)和添加PVP(b2)清洗后照片

圖3，激光正面掃描(a)和激光背面掃描(b)對(duì)塑料基體損傷程度的SEM圖片

圖4，所制備銀電極低倍(a)和高倍(b)SEM圖片，XRD(c)圖片，以及實(shí)物照片(d)

圖5，3M膠帶粘附50次后電極實(shí)物照片(a)及彎曲測(cè)試電阻變化結(jié)果(b)

圖6，所制備電極用于柔性顯示效果圖。a)正常狀態(tài)下LED點(diǎn)亮效果圖，b)彎曲狀態(tài)下LED點(diǎn)亮效果圖

具體實(shí)施方式

首先有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

實(shí)施例1：激光直寫(xiě)技術(shù)在PC柔性塑料基體上制備高粘結(jié)強(qiáng)度銀電極

1)選取聚碳酸酯(PC)作為柔性基體。將0.3毫米厚PC薄膜切成5cm×5cm小片。放入去離子水中超聲清洗表面。清洗完取出用壓縮空氣吹干放入200W等離子體清洗機(jī)中，設(shè)置氧氣注入速率為20L/min。處理90秒后待用。

2)將3克檸檬酸三鈉和250毫克PVP溶于100毫升去離子水中，另外將5.0克硝酸銀溶于80毫升水中。將100毫升的檸檬酸三鈉和PVP混合溶液至于磁力攪拌器上攪拌，此時(shí)將80毫升硝酸銀溶液逐漸導(dǎo)入到混溶溶液中。繼續(xù)攪拌一小時(shí)獲得銀漿前驅(qū)液。

3)之后將所制備的銀漿前驅(qū)液旋涂于需要制備銀電極的塑料柔性基體上。放入烘箱中加熱至五十?dāng)z氏度直至烘干。

4)選用405納米激光在按附圖1所示將激光從塑料背面入射聚焦于塑料與銀漿前驅(qū)液接觸界面處進(jìn)行掃描制備銀電極。所選用激光為連續(xù)激光。激光功率為1W。

5)完成所需電極直寫(xiě)制備后用去離子水清洗掉多余的銀漿即可獲得所需銀電極。

實(shí)施例2

具體步驟見(jiàn)實(shí)施例1，只是將250毫克PVP改為500毫克PVP，同樣得到實(shí)施例1的效果。