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导电性纳米颗粒的分散与应用

徐秀娟  
【摘要】:永久性导电性颗粒种类众多,包括金属,非金属以及氧化物半导体。常用金属类如金属单质、合金;非金属类如石墨,炭黑;氧化物半导体如锑掺杂氧化锡(Antimony doped tin oxide, ATO),锡掺杂氧化铟(Indium tin oxide, ITO)口铝掺杂氧化锌(Aluminum doped zinc oxide, AZO)等。 金属导电材料导电性好,但密度大,难分散,易氧化;炭黑永久导电,价格低廉,但颜色深,加工难度大。随着电子信息技术、显示技术和太阳能光伏技术的迅速发展,极大地带动了透明性导电材料的研究。占主导地位的透明导电颗粒为ATO和ITO。ITO具有最佳的导电能力和可见光透过率,技术成熟,但铟是一种稀缺金属,难以在更大范围内推广应用。ATO具有良好的化学稳定性、热稳定性、机械稳定性,其原材料价格低廉,因而可以在更广泛的领域应用。纳米颗粒应用的瓶颈之一就是颗粒固有的团聚问题,使得纳米颗粒的优点难以发挥。因此,纳米颗粒的分散研究对于其推广应用具有非常重要的意义。 本论文对导电性ATO和炭黑纳米粉体的分散及其应用进行研究。通过优化实验条件,制备了高稳定性和高固含量的纳米ATO和炭黑浆料。 首先,论文对ATO纳米粉体分散进行研究。分别以水、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA),1,3-丙二醇等为溶剂,筛选出相应的分散剂。 其次,在已选分散剂的基础上,通过分组实验,获得最佳的ATO分散参数,如分散剂的添加比例,pH值,球磨时间等。获得了稳定ATO粉体浆料;在保证浆料稳定性的前提下,探索出提高ATO固含量的有效途径。 再次,采用隔热装置和电阻仪对稳定的导电浆料进行涂料应用研究,结果表明,ATO稳定浆料膜的隔热可以降低5℃,防静电的电阻可以达到106Ωm-2。 最后,对导电性炭黑BP2000和XC-72R纳米粉体进行分散。获得了稳定的炭黑浆料,测试结果表明,获得的炭黑浆料膜的电阻可以达到106Ω2m-2。


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