銅納米膠：有望應用於新一代電子器件！

導讀

近日，日本東北大學與東京三井礦業冶煉公司的科學家們開發出一項技術，將銅基物質轉化為一種能模仿金和銀等貴重金屬特性的材料。這種新材料不僅非常有望取代金和銀等貴金屬，也適合採用環境友好的印刷技術來製造電子器件。

背景

如今，隨著物聯網（IoT）的發展，人們對於超薄的可穿戴電子設備的需求迅速增長。例如，物聯網依賴於設備之間的通信。目前，這種通信所需要的天線，卻離不開基於金和銀的昂貴的金屬化合物。

創新

近日，日本東北大學（Tohoku University ）與東京三井礦業冶煉公司（Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd ）的科學家們開發出一項技術，將銅基物質轉化為一種能模仿金和銀等貴重金屬特性的材料。由銅納米顆粒（非常小的銅基結構）組成的這種新媒介物，不僅非常有望取代金和銀等貴金屬，也適合採用印刷技術來製造電子元器件。印刷技術被認為是環境友好的生產方法。

（圖片來源：日本東北大學）

這項研究發表在1月29日的《科學報告（Scientific Reports）》期刊上，它是由自然出版集團管理的一個在線開放存取期刊。

技術

迄今為止，製備銅納米顆粒的現有技術並不完全令人滿意，因為它們帶來了附著在材料上的雜質。因為這些雜質只有在極高溫度下才能去除，所以在室溫下創造出的銅納米顆粒含有雜質，從而無法固化成有用的部件。迄今為止，正是因為這一點，創造更加划算的替代品取代電子器件中的金銀部件一直受到阻礙。

（圖片來源：Kiyoshi Kanie）

日本東北大學與東京三井礦業冶煉公司的研究人員們通過聯合研究，成功地合成了能在較低溫度下固化並保持純凈的銅納米顆粒。團隊改變了銅納米顆粒的結構，使其變得更加穩定，從而不會在低溫下發生退化。

東北大學先進材料多學科研究所的副教授 Kiyoshi Kanie 博士補充道：「在製備電路方面，銅一直是一種引人注目的備選材料。使用銅的最重要部分就是，改變它使其能在低溫條件下固化。目前為止，這一點很難實現，因為銅很容易與空氣中水分相互作用並退化為不穩定的納米顆粒。通過這項研究中提到的方法，我們改變了碳的結構，使其更加穩定，從而成功地克服了這個不穩定的問題。」

價值

採用納米膠製備銅電極以及生成電極的特性（圖片來源：參考資料【2】）

通過絲網印刷納米膠在柔性薄膜上製造銅電路（圖片來源：參考資料【2】）

通過銅納米膠粘合銅基底並分擔裸片連接材料的壓力（圖片來源：參考資料【2】）

研究人員們希望在電子領域之外拓展銅基納米顆粒的應用。他們相信，這種材料也將應用於其他行業。Kanie 補充道：「我們的方法有效地創造出基於銅納米顆粒的材料，這種材料將應用於各種柔性和可穿戴設備，這些設備能以非常低的成本通過印刷工藝簡單製造。」

關鍵字

可穿戴技術、柔性電子、印刷電子

參考資料

【1】https://www.tohoku.ac.jp/en/press/copper_based_alternative.html

【2】Yoichi Kamikoriyama, Hiroshi Imamura, Atsushi Muramatsu, Kiyoshi Kanie. Ambient Aqueous-Phase Synthesis of Copper Nanoparticles and Nanopastes with Low-Temperature Sintering and Ultra-High Bonding Abilities. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-38422-5

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