高压放大器在EHD喷印的作用，以及电子水墨的功能特点

发布时间：2024-12-09

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实现EHD喷射打印技术并生产电子设备的关键在于使用电子墨水（e-ink）。因此，本节将深入探讨电子墨水的功能特点。

EHD喷印的导电材料

电子墨水被视为印刷电子技术中最为关键的组成部分之一，其主要功能是决定电子产品的最终电气特性。这些墨水主要被分为三类，分别是金属类（如金、银、铜、钯和镍）、碳材料类（如碳纳米管、石墨烯、炭黑和碳基复合材料）以及导电聚合物类（如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）/聚苯乙烯磺酸盐和聚己内酯/聚丙烯酸）。电子墨水有几个重要的物理特性，包括ζ电位、黏度、表面张力和烧结温度。这些物理特征直接影响电子墨水的性质和潜在应用。电子墨水是由多种添加剂构成的，其导电性是由添加剂的导电性、类型和含量决定的。

高品质的导电墨水必须符合六个基本条件：

（1）稳定性良好，确保各组分不容易分解和凝结。

（2）具备良好的流变性能，可以确保印刷顺利进行。

（3）与基材的相容性;

（4）固化成膜后电阻低;

（5）印刷线宽窄或分辨率高;

（6）油墨到导电薄膜的转换温度低。

制造低电阻印刷电极是提升电子设备电气特性的重要手段。金属油墨的电阻率低，同时电阻温度系数也较小，因此广泛应用于印刷电子器件中。铜（Cu）的电阻率为16.78nΩm，含量丰富且价格低廉，因此被广泛使用。可以使用非接触式EHD喷射工艺直接图案化Cu电极，以使用粘度为40cP的Cu浆，以丙二醇单甲醚乙酸酯（PGMEA）为添加剂，直接印刷最小宽度为4000μm的高分辨率Cu线。

在进行真空退火后，铜电极的性能明显优于在空气环境下进行退火的电极。在真空条件下对铜电极中的有机化合物进行退火燃烧后，其表面与在空气中进行退火的样品明显不同。真空退火也会引起粗化，使Cu颗粒粘合在一起。

利用真空退火技术制备的氧化锌锡薄膜晶体管（TFT），采用铜电极进行制造，展现了卓越的性能表现。其场效应迁移率为μ=0.50厘米2V−1s−1，开/关电流比为I上/我关闭=5.5×105，阈值电压为V千=11.9V。这些结果表明，EHD喷射打印铜在电子器件制造中具有广阔的应用潜力。下表列出了四种金属在室温下的电阻率和热体积电阻率：

电子墨水被认为是印刷电子技术中最重要的组件之一，负责确定电子产品的最终电气特性。这些油墨大致可分为三类：

（1）金属，如金、银、铜、钯和镍;

（2）碳材料，如碳纳米管（CNT）、石墨烯、炭黑、碳基复合材料等;

（3）导电聚合物，如聚（3，4-乙烯二氧噻吩）:p奥利苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）和聚己内酯/聚丙烯酸（PCL/PAA）。

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图中使用EHD喷射打印工艺的金属油墨应用：

（a）用于Cu电极的EHD喷射打印的原理图，

（b）具有EHD喷射打印Cu层和TFT应用的光学显微图像。

（c） EHD印刷的银电极特性和

（d）作为OTFT电极的应用。

（e）带有EHD喷射打印和（f）连接到发光设备的触摸传感器的Field金属电极图案。(图中应用的高压放大器是实验中有着不可或缺的作用)

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