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新型铜材料可替代电子产品中的贵金属

新的铜基材料可用于替代下一代和印刷电子产品中更昂贵的贵金属,如银和金。日本的研究人员已经开发出一种技术,将铜基金属转变为可以模仿贵金属(如金和银)特性的材料,为物联网(IoT)制造下一代电子设备的成本降低铺平了道路。他们说,东北大学的研究人员和东京三井矿业冶炼有限公司的合作成功地合成了铜纳米粒子,这种铜纳米粒子可以在比以前更低的温度下凝固,同时保持纯净。

由东北大学先进材料多学科研究所副教授Kiyoshi Kanie领导的团队通过改变纳米粒子的结构使其更稳定,因此在低温下不易降解而实现了这一目标。他说,这一直是使用铜来制造电路的问题,这在生产成本方面比贵金属便宜得多。

具体而言,研究人员通过在室温下在空气中用含水肼溶液还原铜 - 次氮基三乙酸络合物的水溶液来实现其目标。然后,他们使用金属丝网掩模和在200摄氏度的氮气氛下无压烧结工艺将所得的铜基纳米乳剂印刷到玻璃基板上30分钟。他们在写论文在他们的工作自然杂志科学报告。

需求中的可穿戴设备

随着物联网(IoT)的出现,对可支持持续通信的可穿戴,灵活且纤薄的电子设备的需求量很大。这些设备的一些组件 - 例如在它们之间发送和接收信号的天线 - 需要昂贵的金和银基金属复合材料。

迄今为止,用于制备铜纳米颗粒代替这些金属的现有技术导致杂质附着在材料上,只能在高温下除去,使得纳米颗粒在室温下不稳定,Kanie说。他说,这是在电子设备中创造更具成本效益的黄金和白银零件替代品的障碍之一。

“铜在制备电路时一直是一种极具吸引力的替代材料,”Kanie承认道,“使用铜的最重要部分是改变它,使其在低温下固化。到目前为止,这很难,因为铜很容易与之相互作用空气中的水分会降解,变成不稳定的纳米粒子。“


研究人员现在已经通过改变铜材料中碳的结构来解决这个问题,以“成功克服这种不稳定性问题,”他说。

该团队计划将他们开发的铜材料的使用范围扩大到传统电子制造业的使用范围,扩展到印刷电子领域,该领域使用更环保的生产工艺,减少材料浪费。

“我们的方法有效地创造了基于铜纳米粒子的材料,可以用于各种类型的按需柔性和可穿戴设备,这些设备可以通过印刷工艺以极低的成本轻松制造。


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