一种导电材料及其制备方法与流程

1.本技术涉及导电材料技术领域，具体涉及一种导电材料及其制备方法。


背景技术：

2.现有的低温电子导电浆料(例如银浆料和铜浆料)，在浆料固化后虽然具有一定的导电性能，但是其它物理性能较差，例如耐磨性、韧性等，导致导电浆料的应用范围有限。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种导电材料，可以提高导电性能和物理性能。
4.本技术实施例还提供一种导电材料的制备方法。
5.本技术提供的一种导电材料，由导电浆料和导电添加剂混合后固化制得，导电浆料包括金属微粒，导电添加剂包括石墨烯，导电浆料和石墨烯混合固化后表面和/或内部具有石墨烯导电薄膜。
6.可选地，石墨烯包括单层石墨烯和/或双层石墨烯。
7.可选地，石墨烯导电薄膜的厚度为0.334nm。
8.可选地，导电浆料的重量比例为99％-99.9％，石墨烯的重量比例为0.1％-1％。
9.可选地，金属微粒包括银微粒和/或铜微粒。
10.可选地，导电浆料还包括以下至少一种：粘合剂、溶剂。
11.可选地，粘合剂包括环氧树脂，溶剂包括异佛尔酮和/或乙酸环己脂。
12.本技术提供的一种导电材料的制备方法，用于制备如上任一项所述的导电材料，包括以下步骤：
13.将石墨烯添加至导电浆料中进行混合；
14.对导电浆料进行固化，固化后的导电浆料的表面和/或内部形成石墨烯导电薄膜。
15.可选地，石墨烯包括单层石墨烯和/或双层石墨烯。
16.可选地，石墨烯导电薄膜的厚度为0.334nm。
17.可选地，导电浆料的重量比例为99％-99.9％，石墨烯的重量比例为0.1％-1％。
18.本技术提供的一种太阳能光伏面板，包括如上任一项所述的导电材料。
19.本技术提供的一种移动终端，包括如上任一项所述的导电材料。
20.本技术实施例提供一种导电材料，由导电浆料和导电添加剂混合后固化制得，导电浆料包括金属微粒，导电添加剂包括石墨烯，导电材料固化后表面和/或内部具有石墨烯导电薄膜。相对于传统的低温电子导电浆料，本技术实施例由于添加了石墨烯，使活性导电颗粒之间的接触由点接触变为面接触，从而降低了整个导电材料的阻抗。该石墨烯薄膜相当于一层石墨烯导电通路，可以大幅降低导电浆料的直流电阻损耗，提高低温固化导电浆料的导电率，同时能改善导电浆料固化后的物理性能，比如耐磨性和韧性，从而提高导电浆料固化后的可靠性，扩展导电浆料的应用范围。
21.本技术提供的一种太阳能光伏面板，包括如上任一项所述的导电材料，不仅可以
降低太阳能光伏面板银浆用量的20-30％，还可以减少印制银导线面积，增加太阳能光伏面板的有效发电面积。
22.本技术提供的一种移动终端，包括如上任一项所述的导电材料。该导电材料可以作为移动终端产品中的导体，不仅可以降低导电材料作为导体的电阻，使高频信号发热效应降低，扩大移动终端产品工作频率的范围，还可以减少占用移动终端产品的空间，有利于移动终端产品的小型化和个性化。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术一实施例的导电材料的结构示意图；
25.图2为本技术一实施例的导电材料的制备方法的流程示意图。
26.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
27.本技术实施例提供的导电浆料，由于添加了石墨烯，使活性导电颗粒之间的接触由点接触变为面接触，从而降低了整个导电材料的阻抗。该石墨烯薄膜相当于一层石墨烯导电通路，可以大幅降低导电浆料的直流电阻损耗，提高低温固化导电浆料的导电率，同时能改善导电浆料固化后的物理性能，比如耐磨性和韧性，从而提高导电浆料固化后的可靠性，扩展导电浆料的应用范围。
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本技术技术方案进行清楚地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本技术中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
29.首先说明本技术是基于以下材料特性来实现：
30.石墨烯是以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料，正六边形的结构非常稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。电子在石墨烯中的运动速度可以达到光速的1/300，远远超过电子在其它材料中的运动速度，这使得石墨烯具备良好导电性的基础。
31.在单层石墨烯中，每个碳原子都贡献一个未成键的电子，电子呈锥形分布，这些电子可以在晶体中自由移动，赋予石墨烯非常好的导电性。理论上双层石墨烯也具备单层石墨烯同等的导电性。但即使同为双层石墨烯，如果石墨烯之间的重叠方式不同，或因变形而发生错位，导电性则显著不同。因此三层以上石墨烯随着层数的叠加其导电性显著下降。因此，本技术实施例选择单层或双层石墨烯作为改善导电浆料导电性的材料。
32.石墨烯具有很好的韧性，和传统的导电金属浆料混合后会极大地改善金属导电浆料的机械性能，拓展导电浆料的应用范围。
33.第一方面，本技术实施例提供了一种导电材料。图1为本技术一实施例的导电材料的结构示意图。
34.如图1所示，导电材料由导电浆料100和导电添加剂混合后固化制得。导电浆料100包括金属微粒，导电添加剂包括石墨烯。导电浆料100和石墨烯混合固化后表面和/或内部具有石墨烯导电薄膜200。
35.传统的低温电子导电浆料在5000倍电子显微镜下的内部结构，显示有大量的空穴存在。固化后的导电浆料的导电颗粒之间的接触多数是点接触，因此导电性能不佳。本技术实施例在传统的低温电子导电浆料中添加了石墨烯，结合石墨烯和导电浆料各自的性能、成本和特点，获得的一种新型混合材料。该混合材料固化后的空穴表面和/或内部会形成石墨烯薄膜，使活性导电颗粒之间的接触更多的是面接触，从而降低了整个导体的阻抗。该石墨烯薄膜相当于一层石墨烯导电通路，可以大幅降低导电浆料的直流电阻损耗，提高导电浆料的导电率，同时能改善导电浆料固化后的物理性能，比如耐磨性和韧性，从而提高导电浆料固化后的可靠性，扩展导电浆料的应用范围。
36.例如，为了应对气温急剧上升，全球正在大力推广清洁能源的使用，太阳能的使用能有效降低碳排放，进而减缓全球气温上升。随着太阳能光伏发电的应用越来越普及，对金属银的耗用量也大幅上升，对银资源的需求构成压力。为了提高太阳能光伏面板的发电效率，希望减少连接各多晶硅之间连接的银浆混合物的面积，这样要求降低银浆的电阻率，提高导电浆料的导电率。如果在太阳能光伏面板上使用本技术实施例的导电材料，不仅可以降低太阳能光伏面板银浆用量的20-30％，还可以减少印制银导线面积，增加太阳能光伏面板的有效发电面积。
37.再例如，移动终端产品的发展日新月异，产品越来越小巧，这就要求电子元器件的尺寸越来越小，尤其是移动通讯产品中的天线，由于天线尺寸的原因，限制了产品小型化的设计。目前银浆印刷天线由于导电率偏低，影响产品天线的低频工作效率；同时随着5g移动终端产品的推广使用，移动终端产品的使用频率越来越高，移动终端产品工作时产生的热量也高，这从另一个侧面限制了移动终端产品工作频率的提升。由于石墨烯具备很高的导电性能，会降低移动终端产品产生的热量；同时石墨烯具有良好的热传导性，使散热速度更快。基于这两个特性，如果将本技术实施例的导电材料应用于移动终端产品，不仅可以降低导电浆料作为导体的电阻，使高频信号发热效应降低，扩大移动终端产品工作频率的范围，还可以减少占用移动终端产品的空间，有利于移动终端产品的小型化和个性化。
38.可以理解的是，本技术实施例的导电材料还可以应用于其它产品或领域，只要能够提高导电性能和/或物理性能以及其它附加性能(例如上述的散热性能)均可，本实施例对此不做具体限定。
39.可选地，该石墨烯薄膜相当于一层石墨烯导电通路，因此该石墨烯薄膜可以在导电材料的表面，也可以在导电材料的内部，可以是同一平面的导电通路，也可以是不同平面的导电通路，从而形成一个立体的导电通路网络，尽可能地提高导电性能。
40.在一些实施例中，石墨烯包括单层石墨烯和/或双层石墨烯。由于三层以上石墨烯随着层数的叠加其导电性显著下降。因此，本技术实施例选择单层石墨烯和/或双层石墨烯
作为改善导电浆料导电性的材料。
41.在一些实施例中，石墨烯导电薄膜的厚度为0.334nm。
42.在一些实施例中，导电浆料的重量比例为99％-99.9％，石墨烯的重量比例为0.1％-1％。
43.在一些实施例中，金属微粒包括银微粒和/或铜微粒。即导电浆料为低温银浆料和/或铜浆料。导电浆料还可以包括其它金属微粒，只要能够实现本技术实施例的方式均可，本实施例对此不做具体限定。
44.在一些实施例中，导电浆料还包括以下至少一种：粘合剂、溶剂。可选地，粘合剂包括环氧树脂，环氧树脂具有较好的粘接强度、电绝缘性能和耐化学性能。可选地，溶剂包括异佛尔酮和/或乙酸环己脂。异佛尔酮是一种高沸点溶剂，有利于提高导电材料的稳定性。乙酸环己脂可以作为中间剂，具有一定的溶解作用。
45.第二方面，本技术实施例提供了一种导电材料的制备方法，用于制备如第一方面任一实施例所述的导电材料。图2为本技术一实施例的导电材料的制备方法的流程示意图。
46.如图2所示，该制备方法包括以下步骤：
47.s11、将石墨烯添加至导电浆料中进行混合；
48.s12、对导电浆料进行固化，固化后的导电浆料的表面和/或内部形成石墨烯导电薄膜。
49.可选地，石墨烯包括单层石墨烯和/或双层石墨烯。导电浆料的重量比例为99％-99.9％，石墨烯的重量比例为0.1％-1％。制备时，将0.1％-1％重量的石墨烯添加至99％-99.9％重量的导电浆料中。然后加入粘合剂(比如环氧树脂)和溶剂(比如异佛尔酮和/或乙酸环己脂)，通过机械混和形成均匀的粘稠状浆料。然后对导电浆料进行固化。固化过程中，还可以根据实际情况进行粘度调整。
50.可选地，导电浆料固化后的空穴表面和/或内部会形成石墨烯导电薄膜。该石墨烯薄膜相当于一层石墨烯导电通路，可以大幅降低导电浆料的直流电阻损耗，提高导电浆料的导电率，同时能改善导电浆料固化后的物理性能，比如耐磨性和韧性，从而提高导电浆料固化后的可靠性，扩展导电浆料的应用范围。
51.在一些实施例中，石墨烯导电薄膜的厚度为0.334nm。
52.第三方面，本技术实施例提供了一种太阳能光伏面板，包括如第一方面所述的导电材料。
53.在太阳能光伏面板上使用本技术实施例的导电材料，不仅可以降低太阳能光伏面板银浆用量的20-30％，还可以减少印制银导线面积，增加太阳能光伏面板的有效发电面积。
54.第四方面，本技术实施例提供了移动终端，包括如第一方面所述的导电材料。
55.该导电材料可以作为移动终端产品中的导体，不仅可以降低导电材料作为导体的电阻，使高频信号发热效应降低，扩大移动终端产品工作频率的范围，还可以减少占用移动终端产品的空间，有利于移动终端产品的小型化和个性化。
56.以上所述仅为本技术的部分实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
57.在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括
该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
58.术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。