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从烧结原理看导电颗粒

更新时间: 2024-11-05 14:57:52  查看次数: 142    
烧结会让导电颗粒外面包裹的其他成分没有了,这样能增大颗粒之间相互接触的面积。烧结还会使颗粒变大,并且在颗粒之间形成烧结颈,最终达到让物体变得更致密的目的。导电颗粒完整的烧结过程大概可以分成三个阶段。首先,在烧结驱动力的作用下,导电颗粒开始找稳定的位置,颗粒体积开始变大,颗粒之间的间隙不断缩小,然后相互接触,部分颗粒的烧结颈开始形成并且逐渐变大。其次,随着烧结颈不断变粗,原来结构里的微孔洞会慢慢变小,连续的孔洞会变成孤立的微孔,物体的体积明显收缩,密度大幅增加。最后,孤立剩下的微孔也逐渐消失,致密化的程度就更高了。
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导电晶粒长大和变得致密的程度,不仅和材料本身、工艺有关系,还受到烧结过程中的温度、时间、压力这些因素的影响。烧结过程也可以从能量的角度来解释,根据能量定理能知道,自发反应一般是体系的能量朝着减小的方向发展。纳米银墨水烧结这个过程可以算是自发反应,整个体系的自由能会自发地慢慢减少。颗粒的表面能和界面能在烧结的时候会产生驱动力,为了让表面能减少,在驱动力的作用下,纳米银颗粒会扩散,在颗粒之间形成烧结颈,这样体系的自由能就减少了。由此可以知道,纳米银颗粒的粒径变小的话,整个体系含有的表面能就会增加,烧结的驱动力就会变大,扩散后会形成又多又宽的烧结颈,烧结后的导电图案致密程度就会提高。所以我们更愿意制备粒径小的纳米银颗粒导电墨水,这样烧结成型后的导电图案致密性高,有利于提高导电性能。