ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ

Технология струйной печати предполагает применение материалов с различными свойствами, в том числе для получения электропроводных покрытий, которые служат, чтобы формировать компоненты электроники, элементы защиты цифровой печати. Эта инновационная область является перспективной, поскольку предполагает использование новых методов, для которых характерна организация производства с низкой себестоимостью [1].

Наибольший интерес из-за своих свойств и возможностей использования представляет электропроводящий полимер полианилин (ПАН). И всё это связано с возможностями использовать его (в электрохромных фильтрах, оптоэлектронных устройствах, химических источниках тока, сепараторах для разделения газовых смесей, в качестве ингибитора коррозии, катализатора и т. д.), с его низкой ценой и стабильностью, а ещё тем, что в отличие от других проводящих полимеров, огромное влияние на свойства полианилина оказывает степень его кислотного допирования [3]. Для увеличения проводимости ПАН можно использовать углеродные нанотрубки (УНТ), они благодаря своим особенным свойствам (механическим, электрическим, оптическим), способны улучшать соответствующие характеристики полимеров путем создания композиционных материалов с ними [5].  Оценка удельного сопротивления и удельной проводимости для образцов чистого ПАН, раствора ПАН, содержащего 10 % (массы) УНТ и 20 % (массы) представлена ниже в таблице.

Таблица 1

Удельная проводимость и удельное сопротивление образцов чистого ПАН и растворов ПАН с концентрацией 10 % (вес) и 20 % (вес) УНТ [2]

С увеличением концентрации УНТ наблюдается заметный рост проводимости образцов.

Подобная удельная проводимость позволяет предположить возможность применения подобных материалов во многих приложениях электроники.

Другим проводящим полимером, который представляет большой интерес для электроники, служит (poly(3,4-ethylene dioxythiophene)) или сокращённо PEDOT. PEDOT не растворяется во множестве обычных растворителей, а также является нестабильным в нейтральном состоянии, потому что быстро окисляется на воздухе. Чтобы улучшить его технические свойства PEDOT добавляют в водный раствор полиэлектролита - полистиролсульфокислоты (polystyrene sulfonated acid, PSS) [4].

Электропроводность пленок PEDOT/PSS заметно возрастает, если их добавить в раствор высококипящих растворителей или полярных соединений в раствор дисперсии.  В качестве высококипящих растворителей применяют метилпирролидон, диметилсульфоксид, сорбитол. Также для увеличения проводимости можно использовать нанотрубки.

Таблица 2

Удельная проводимость и удельное сопротивление образцов PEDOT/PSS [2]

– с увеличением толщины образцов проводимость заметно возрастает;

– с разбавлением проводящего полимера поверхностно-активным веществом (ПАВ) в пропорции 2:1 проводимость уменьшается не сильно при условии одинаковой толщины образцов;

– для композитов PEDOT/PSS с 10 % содержанием УНТ наблюдается резкое увеличение проводимости;

– образцы с 20 % содержанием УНТ при высыхании не дают однородную пленку с равномерно распределенными нанотрубками, т.к. УНТ частично коагулируют, что ухудшает проводимость образца.

С добавлением ДМСО, максимальная проводимость PEDOT/PSS по сравнению с чистым PEDOT/PSS увеличивается в 7,5 раз. По сравнению с образцом PEDOT содержащим 10% УНТ (образец, проявляющий самое высокое значение проводимости), увеличивается в 1,2 раза.

Таким образом, в данной статье были рассмотрены проводящие материалы на основе полианилина и PEDOT/PSS, их композиты с другими веществами. Удельная проводимость данных материалов вполне удовлетворяет требованиям электроники. Их можно использовать для печати гибких печатных плат, защиты цифровой печати и т. д.

Список литературы:

1. Разумнева Н. Постановка прикладных исследований технологий печатной электроники: выбор струйного принтера // Печатный монтаж. 2015. №6. – 175 c.
2. Фадейкина И.Н.Получение электропроводящих изображений методом струйной печати. Диссертация. Москва 2009. – 146 с.
3. Тарасевич М.Р.Электрохимия полимеров / Тарасевич М.Р., Орлов СБ.,Школьников Е.И. [и др.]. – М. : Наука, 1990. – 238 с.
4. Реутов О.А. Органическая химия: в 4 томах / Реутов О.А., Курц А.Л.,Бутин К.П. - М.: Изд-во «Бином», 2007. – Т1. – 568 с.
5. Сухно И.В.Углеродные нанотрубки/Сухно И.В., Бузько В.Ю.Краснодар: изд-во КубГУ. - 2008. – 55 с.