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从电阻率变化看纳米电气石在导电线路中的作用

更新时间: 2024-11-07 17:02:36  查看次数: 7    
不同纳米电气石含量的导电线路,其电阻率下降速度不一样。其中,含有0.2%(重量比)电气石的导电线路,电阻率相比其他线路下降得更快,这可能和纳米电气石的极化效应有关。经过10分钟的热处理后,导电墨水的颜色从深色迅速变为深灰色,然后变成灰色,并且有了一定的金属光泽。这个时候银粒子开始变大,相互拥挤形成片状银,不过里面还有一些不导电的助剂,它们会阻碍电子传输,所以这时候电阻率都在25.0微欧·厘米以上。但随着烧结时间变长,电阻率会急剧下降。当保温时间达到30分钟后,导线固化成型,变成了银白色,还带有金属光泽,这时不导电的助剂已经蒸发了,导电银没有了阻碍物质,导电线路的导电性能就显著提高了。
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要是继续延长烧结时间,电阻率下降会变得缓慢甚至不再变化,这说明导电性能已经接近最佳状态了。当纳米电气石添加量是0.2%(重量比),分别保温30分钟和40分钟进行热处理时,电阻率分别约为3.9微欧·厘米和3.7微欧·厘米,这表明这个时候导电银内部粒子已经长到最大了,相互之间形成了烧结颈,接触点和电子传输通道都增加了,所以导电线路已经有了很好的导电性能。
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在烧结时间为30分钟的情况下,线路经过热处理后,电阻率和电气石添加量、烧结温度之间的变化关系是这样的:随着烧结温度升高,电阻率总体上是下降的。当烧结温度是120°C的时候,各个线路的电阻率都处于最大值,在150°C到180°C之间,电阻率下降幅度最大,温度再升高时,电阻率下降就不明显了,这说明这个烧结温度符合银颗粒增长所需要的温度。
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电阻率会随着电气石含量的增加而降低,当电气石增加到一定量的时候,电阻率会达到一个最小值,要是再增加电气石的含量,电阻率反而会升高。这说明少量的纳米电气石可以增强导电线路的导电性能,但是如果含量太多,纳米电气石协助传输的电子就不能传到相邻的银颗粒了,甚至会阻断导电银之间的电子传输,对导电性能产生不好的影响。当电气石含量在0.2%(重量比)左右的时候,电阻率能达到比较理想的值。在烧结温度为180°C、电气石含量为0.2%(重量比)时,电阻率最小,是2.9微欧·厘米,和块体银相比,这个值还不到块体银电阻率的2倍。和没有加电气石的纳米银墨水相比,加了适量电气石的导电银墨水烧结后的导电线路电阻率明显下降了。综合前面的分析可以知道,纳米电气石不但能改善导电墨水流变学的特性,还能让银线路更致密,进而提高银线的导电性能。