ทองแดงแตกต่างจากโลหะเช่นอลูมิเนียมและนิกเกิลตรงที่ยากต่อการสร้างชั้นฟิล์มทู่ที่มีความหนาแน่นและเสถียรบนพื้นผิว ดังนั้นพื้นผิวทองแดงที่ถูกสัมผัสจะถูกออกซิไดซ์อย่างต่อเนื่องและถูกกัดกร่อนโดยออกซิเจนและไอน้ำในอากาศ ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กลงและพื้นที่ผิวจำเพาะของผงทองแดงก็ใหญ่ขึ้น การออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ เช่น ถ้วยรัสออกไซด์ (Cu2O) และคอปเปอร์ออกไซด์ (CuO)- ชั้นฉนวนออกไซด์นี้ช่วยลดค่าการนำไฟฟ้าของผงทองแดงลงอย่างมาก และขัดขวางการเชื่อมต่อการเผาผนึกของอนุภาค ส่งผลให้ประสิทธิภาพของสารพอกนำไฟฟ้าลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างกระบวนการเผาอิเล็กโทรดด้านหน้าของเซลล์แสงอาทิตย์ (มักต้องใช้อุณหภูมิสูงเกิน 500 ℃) หากไม่ได้รับการปกป้องผงทองแดง ก็จะถูกออกซิไดซ์อย่างรุนแรงและไม่สามารถสร้างโครงข่ายโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ดีได้ นอกจากนี้ ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีความชื้นสูง การเจริญเติบโตของชั้นออกไซด์อาจทำให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์ ดังนั้นการยับยั้งการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของผงทองแดงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาสภาพการนำไฟฟ้า กิจกรรมการเผาผนึก และความเสถียรในระยะยาว
นักวิจัยและวิศวกรได้พัฒนาเทคนิคการรักษาสารต้านอนุมูลอิสระบนพื้นผิวต่างๆ เพื่อแก้ไขปัญหาผงทองแดงที่มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน การสร้างชั้นป้องกันทางกายภาพหรือทางเคมีบนพื้นผิวของผงทองแดงสามารถปิดกั้นการสัมผัสของออกซิเจนหรือปิดกั้นบริเวณที่เกิดปฏิกิริยา ซึ่งจะช่วยชะลอหรือแม้กระทั่งป้องกันการเกิดออกซิเดชัน วิธีการหลัก ได้แก่ การป้องกันการเคลือบแบบอินทรีย์ การเคลือบอนินทรีย์ การปรับเปลี่ยนโลหะผสมในการสร้างทู่ด้วยตนเอง และการบำบัดทู่ด้วยการลดพื้นผิว ข้อความต่อไปนี้แนะนำการบำบัดทู่แบบลดพื้นผิวแบบแยกกัน
การบำบัดการลดขนาดพื้นผิวและการเปิดใช้งานทู่
การบำบัดด้วยการลดการใช้สารเคมี: การลดพื้นผิวสามารถทำได้หลังจากการเตรียมผงทองแดงหรือก่อนการใช้งานเพื่อขจัดชั้นออกไซด์ที่สร้างขึ้นและผ่านพื้นผิวทันที วิธีที่ใช้กันทั่วไปคือการเติมสารรีดิวซ์อ่อนๆ เช่น กรดอินทรีย์ (กรดฟอร์มิก กรดซิตริก) ไฮดราซีน กรดฟอสฟอรัส ฯลฯ ลงในสารแขวนลอยผงทองแดงสำหรับการบำบัดแบบแช่ ตัวอย่างเช่น เติมผงทองแดงนาโนลงในสารละลายกรดอินทรีย์ 0.1% – 2% (เช่นกรดซิตริก) เพื่อปรับ pH 1 – 5 คนให้เข้ากันและยืน จากนั้นคอปเปอร์ออกไซด์ที่พื้นผิวสามารถละลายและกำจัดออก จากนั้นจึงกรองและทำให้แห้ง ขั้นตอนนี้สามารถลดปริมาณออกซิเจนของผงได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม พื้นผิวที่สดที่ถูกสัมผัสมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันซ้ำ และจำเป็นต้องได้รับการปกป้องโดยทันที สำหรับสิ่งนี้ "วิธีการสองขั้นตอนของการเกิดทู่แบบรีดิวซ์" สามารถเกิดขึ้นได้โดยการรวมการบำบัดแบบรีดักชันเข้ากับสารยับยั้งการกัดกร่อน โดยขั้นแรกให้เอาชั้นออกไซด์ออกด้วยตัวรีดิวซ์ จากนั้นจึงเข้ายึดตำแหน่งพื้นผิวที่มีฤทธิ์ด้วยโมเลกุลอินทรีย์ทันที เจิ้ง หนานเฟิง และคณะ รายงานวิธีการที่เป็นนวัตกรรมใหม่: การบำบัดด้วยความร้อนของทองแดงโดยใช้ฟอร์เมตเป็นตัวประสานพื้นผิว รูปแบบไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์เพื่อกำจัดออกไซด์ของพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังสร้างพื้นผิวทองแดง (110) ขึ้นมาใหม่ในรูปแบบที่มีการประสานกัน โดยสร้างชั้นฟิล์มที่มีการประสานงานด้วยโครงสร้างส่วนบน c (6 × 2) ชั้นนี้ประกอบด้วยไดเมอร์ประสานรูปแบบทองแดงและ O ² ⁻ ซึ่งสามารถป้องกันอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น O ₂ และ Cl ⁻ ไม่ให้เข้าไปในโลหะทองแดงภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ บนพื้นฐานนี้ โมเลกุลอัลคิลไทออลจำนวนเล็กน้อยถูกนำมาใช้เพื่อการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติม โดยเติมเต็มข้อบกพร่องที่พื้นผิวที่ชั้นประสานงานไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมด และประสิทธิภาพในการต้านอนุมูลอิสระของพื้นผิวทองแดงได้รับการปรับปรุงตามขนาดสามลำดับความสำคัญ วิธีการดัดแปลงทางเคมีบนพื้นผิว "formate+thiol" นี้สามารถนำไปใช้ได้ที่อุณหภูมิห้อง ทำให้ผงทองแดงมีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ ในขณะที่แทบไม่ลดการนำไฟฟ้าและการนำความร้อนเลย ปัจจุบัน ผงทองแดงที่ดัดแปลงโดยใช้เทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในการทดลองเตรียมสารทองแดงผสมสารต้านอนุมูลอิสระในระดับกิโลกรัม และสามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น เส้นสื่อกระแสไฟฟ้าที่พิมพ์ออกมา และแผ่นป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า ความสำเร็จนี้บ่งชี้ว่าด้วยการออกแบบลิแกนด์พื้นผิวอย่างชาญฉลาดเพื่อให้ได้รับการป้องกันการรีดักชัน จึงสามารถกำหนดกลยุทธ์ใหม่สำหรับทองแดงเพื่อทดแทนเงินได้
บรรยากาศการป้องกันและการบำบัดพลาสมา: นอกเหนือจากวิธีการทางเคมีแล้ว วิธีการทางกายภาพยังใช้สำหรับการกระตุ้นพื้นผิวและการป้องกันผงทองแดงอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้บรรยากาศรีดิวซ์ (เช่น ไนโตรเจนที่มีไฮโดรเจน 5% ไอกรดฟอร์มิก ฯลฯ) ในระหว่างกระบวนการเผาทองแดงเพสต์สามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของทองแดง และช่วยในการกำจัดฟิล์มออกไซด์ที่ตกค้าง นอกจากนี้ยังมีการสำรวจการใช้พลาสมาเพื่อบำบัดพื้นผิวของผงทองแดง โดยลด/ทำความสะอาดพื้นผิวทันที และวางชั้นของวัสดุทู่ไว้ใต้พลาสมาก๊าซเฉื่อย นอกจากนี้ สิ่งที่เรียกว่าเทคโนโลยีการเผาผนึกป้องกันตนเองหมายถึงการเติมสารเติมแต่งบางชนิดลงในเนื้อทองแดง ซึ่งจะสลายตัวเป็นก๊าซรีดิวซ์หรือก่อตัวเป็นสารตกค้างในการป้องกันเมื่อถูกความร้อนระหว่างการเผาผนึก ตัวอย่างเช่น เอมีนอินทรีย์ อัลคอกไซด์ ฯลฯ สามารถสลายตัวเป็นแอมโมเนียและอัลดีไฮด์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถสร้างสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์ในระดับจุลภาคในท้องถิ่นเพื่อปกป้องอนุภาคทองแดงและการเชื่อมต่อการเผาผนึกที่สมบูรณ์ แนวคิดของวิธีนี้คือการรวม "สารต้านอนุมูลอิสระ" ไว้ในสูตรผสมเพื่อป้องกันไม่ให้ทองแดงถูกออกซิไดซ์ในระหว่างขั้นตอนการเผาผนึกที่สำคัญ
แนวโน้มการใช้งานของผงทองแดงในส่วนผสมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีค่อนข้างกว้าง แต่การเกิดออกซิเดชันเป็นอุปสรรคสำคัญระหว่างความสำเร็จในห้องปฏิบัติการและผลิตภัณฑ์จริง การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่ากลยุทธ์ต่างๆ เช่น การเคลือบแบบอินทรีย์ การเคลือบอนินทรีย์ การผสมทู่ด้วยตัวมันเอง และทู่แบบลดพื้นผิว สามารถปรับปรุงคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของผงทองแดงได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้สามารถรักษาสภาพการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมภายในหน้าต่างกระบวนการที่กว้าง วิธีการต่างๆ มีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง และจำเป็นต้องเลือกหรือรวมเข้าด้วยกันเพื่อการใช้งานเฉพาะ
SAT NANO เป็นซัพพลายเออร์ที่ดีที่สุดของผงทองแดงในประเทศจีน เราสามารถจำหน่ายผงนาโนและผงไมครอนได้ หากคุณมีข้อสงสัยใดๆ โปรดติดต่อเราที่ sales03@satnano.com
