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金屬納米薄膜柔性導電材料性能研究

點擊次數:857    發布日期:2019-08-06   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/879.html

隨著電子技術的進步,柔性可穿戴電子設備逐漸向高運行速度與微型化的方向發展,這對設備中柔性導電材料的性能提出了更高的要求。金屬納米薄膜依靠其**的導熱、導電性能與良好的柔性,使得金屬納米薄膜———高分子基底結構的導電材料逐漸應用在柔性電子領域中。

金屬納米薄膜柔性導電材料作為可穿戴電子設備中的重要組成部分,其導熱、導電性能與設備的能耗、運行速度與穩定性等密切相關,成為研究的焦點。當金屬薄膜的厚度下降到納米量級時,薄膜內的熱、電輸運與體材料不同,其導熱、導電性能均表現出明顯的尺度效應。

聚酰亞胺是一種常被應用于高溫除塵、航海絕熱防火和航空等領域的高性能有機材料,具有高強度、高模量、耐腐蝕、耐高溫等優良性能。聚酰亞胺在作為金屬薄膜的柔性基底方面有著巨大的潛力。近年來,眾學者發現對環化后的聚酰亞胺進行適當熱處理可以提高其熱學、力學等性能,使其更適合應用在電子領域中。但對聚酰亞胺基底的熱處理會引起其表面物理性質的變化,從而影響金屬薄膜的導熱、導電性能。

目前對金屬薄膜導熱、導電性能的研究主要集中在薄膜的制備條件與退火條件等方面。而金薄膜的基底直接關系到其生長過程,進而影響到薄膜的導電、導熱等性能。本文使用磁控濺射技術在聚酰亞胺基底上制備出6. 4 nm 金薄膜,并利用瞬態電熱技術( TET) 研究了基底種類、聚酰亞胺薄膜基底熱處理時間與熱處理溫度對金薄膜面內方向導熱、導電性能的影響,本工作對金屬薄膜柔性導電材料的開發、應用有著重要的意義。
聚酰亞胺薄膜
使用瞬態電熱技術測得聚酰亞胺基底表面6. 4nm 金薄膜面內方向的導熱、導電系數和洛倫茲數,證明聚酰亞胺薄膜是一種**的柔性基底材料。并研究了聚酰亞胺薄膜基底熱處理溫度與時間對表面金薄膜導熱、導電性能的影響。該研究對金屬納米薄膜———高分子基底結構柔性導電材料的開發及應用有著重要的意義。

( 1) 實驗結果顯示,鍍在聚酰亞胺薄膜基底上的金薄膜的導熱、導電系數遠大于鍍在聚酰亞胺纖維、玻璃纖維、蠶絲纖維和海藻纖維基底上的金薄膜。聚酰亞胺薄膜適合作為基底材料應用在柔性電子領域中。

( 2) 對聚酰亞胺薄膜基底熱處理時間為1 h 時,隨著熱處理溫度從50 ℃上升至200 ℃,金薄膜面內方向的導熱、導電性能呈下降趨勢。當熱處理溫度為200 ℃時,與未經熱處理時相比,金薄膜導熱系數和導電系數分別降低了32. 87%與32. 71%。對聚酰亞胺薄膜基底進行短時間熱處理時,表面粗糙度隨著熱處理溫度的上升而增加,不利于金薄膜面內方向的熱傳導與電傳導。

( 3) 對聚酰亞胺薄膜基底熱處理溫度為200 ℃ 時,隨著對基底熱處理時間從0 h 升到1 h,金薄膜的導熱、導電系數分別有32. 87%與32. 71%的衰減。但隨著時間從1 h 提高到6 h,金薄膜的導熱、導電系數又呈上升趨勢,上升幅度分別達到141. 42%與88. 47%,6 h 后趨于穩定。對聚酰亞胺薄膜基底進行6 h以上的長時間熱處理后,有利于提高聚酰亞胺基底的表面自由能,從而增強金薄膜的導熱、導電性能,與基底未經熱處理時相比,導熱、導電系數分別提高了62. 1%與27. 3%。



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