本发明专利技术涉及金属纳米颗粒的水基分散液及其制备方法，所述方法包括：（ａ）提供金属盐的水性悬浮液；（ｂ）通过能够还原金属的水溶性聚合物预还原所述金属盐悬浮液以形成金属核；以及（ｃ）在分散液中加入化学还原剂以形成金属纳米颗粒。本发明专利技术进一步涉及例如墨水等含有所述分散液的组合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属纳米颗粒分散液领域。更具体而言，本专利技术涉及金属纳米颗粒的水基分散液(aqueous-based dispersion),其制备方法，以及 含有该分散液的诸如墨水等组合物。o
技术介绍
由于金属纳米颗粒与其他大块物种和原子物种完全不同的独特性 质，引起了科学上和实践上的强烈兴趣。所述差异取决于所述金属纳米 颗粒的电子结构的特性以及具有高百分比的表面原子的极大的表面积。 与大块材料相比，金属纳米颗粒的熔点显著降低，其特征在于表面原子15的反应性增强、高导电性和独特的光学性质。事实上，纳米尺寸的材料 是广为所知的具有新奇特性的材料，并在电化学、微电子、光学、电磁 设备和传感器，在新型具有活性和选择性的催化剂以及生物传感器中具 有各种有着广泛前景的用途。获得低电阻的稳定的浓縮金属纳米胶体提 供了用于将金属性结构沉积到各种基材上的在计算机控制非接触式直接20书写技术，例如喷墨印刷中的崭新视角。利用平版印刷和非电子技术的 该结构的微型制造是非常耗时和昂贵的过程，并且在工业上还存在对导 电图案直接数字印刷的真实需求。基于将熔融金属的小液滴喷射到基材 上的提案已遇到严重问题，例如难以使小液滴附着在基材上、所述液态 金属的氧化以及难以制造适于高温的液滴喷射机构。除了传统图形应用25以外，在过去十年里已报道通过喷墨印刷直接绘图的多种应用，例如半导体和有机发光二极管的制造，聚合物膜、结构性陶瓷和生物技术。传统喷墨用墨水可包括两种类型的着色剂，染料或颜料，并通过其 作为墨水载体的主要液体进行区分。所述主要液体可以是水(水型墨水)， 或有机溶剂(溶剂型墨水)。所述染料型或颜料型墨水在着色剂的物理性质方面并不相同。颜料 是在所述液体中不溶的着色材料，而染料可溶于所述液体。每种系统均 有缺点颜料易于聚集，因而阻塞孔板的喷嘴或者印刷头上的细管，从 而使墨水不能在印刷时喷出。染料易于干燥，并在孔板上形成硬壳，从 5而引起喷墨失败和喷射偏向。显而易见所述术语"染料"和"颜料"是指在含有墨水的溶剂中分 别为可溶的和不可溶的材料的通用词语。因此，在本文中，如果将金属 纳米颗粒引入到墨水中则其可被看作金属的颜料，其尺寸在纳米范围内。喷墨墨水中的传统颜料含有尺寸为100 nm 400 nm的颗粒。理论io上，当与含有明显更大颗粒的墨水相比时，减小所述颗粒尺寸至50 nm 以下能够表现出改善的图像质量和改善的印刷头可靠性。大部分喷墨印刷机中的墨水是水型墨水。使用金属纳米颗粒作为颜 料要求精心制备含有稳定的浓縮水性金属胶体的墨水制剂。具有高金属 浓度的稳定胶体体系的合成是严重问题。已采用多种物质用以稳定银胶15体两性非离子聚合物和高分子电解质、离子性和非离子性表面活性剂、 多磷酸盐、次氮基三乙酸酯、3-氨基丙基三甲氧基硅垸和CS2。在氨基-和羧酸酯封端的聚(氨基胺)树枝状聚合物和冠醚的存在下，通过还原银离 子也可获得稳定的水溶性银纳米颗粒。在文献中已经描述了在基于来自 溶液的金属的还原过程中制备具有低金属浓度的稳定银胶体。即使存在20稳定剂，在这些过程中的金属浓度的量仅仅达到1(T2M (大约0.1%)(由 于颗粒的快速聚集，不添加更多稳定剂则几乎不可能得到金属浓度高于 1(^M的稳定水性银胶体)。(在反应步骤中)所述具有至多约1.5重量％ 的银纳米颗粒浓度的墨水组合物的制备在WO 03/038002中进行了描述。 浓縮银纳米颗粒的合成在以下文献中进行了描述25 B. H. Ryu等，Synthesis of highly concentrated silver nanoparticles,assisted polymeric dispersant， KEY ENGINEERING MATERIALS 264-268: 第141-142页，第l-3部分，2004;Beyong-Hwan Ryu等，Printability of the synthesized silver nano sol in micro-patterning of electrode on ITO glass, Asia display/IMID 04Proceedings,第1-4页；Ivan Sondi等，Preparation of highly concentrated stable dispersions of uniform silver nanoparticles, Journal of colloid and Interface Science, 260 (2003) 75- 81;5 Dan V. Goaia等,Preparation of monodispersed metal particles. New J.Chem. 1998，第1203-1215页。由于喷墨墨水组合物中除了染料或颜料以外还含有其他添加剂，例 如湿润剂、杀菌剂和杀真菌剂以及粘合剂(聚合添加剂，用于改善所述 染料或颜料对基材的附着)，所述稳定剂应当与这些物质相容，并且不应 io当明显改变墨水的物理化学特性和流变特性(最重要的特性是粘度和表 面张力)。多种使用喷墨技术生成金属图像的方法已得以描述。 一种已知方法是基于含有还原剂的墨水和含有可还原的银化合物 (AgN03或二(2-乙基己基)-磺基琥珀酸银)的接受材料，以及，与之相 5反，墨水和分别含有银化合物和还原剂的接受支持体。在墨水沉积中或 沉积后加热所述接收支持体将得到由金属银形成的图像(授权给Leenders 等的美国专利第5,501,150号；授权给Leenders等的美国专利第5,621,449 号等)。其他沉积金属性结构的方法是基于溶解在有机溶剂中的有机金属前 20体的喷墨印刷，随后在高温( 300°C)下将所述前体转化为金属。为提 高墨水的金属(银)负荷量并得到更高的分解速率，可以将银或其他金 属纳米颗粒与所述有机金属前体一同加入到墨水中。使用这样的组合物 己实现了接近体积导电率的印刷银膜(Vest, R.W.; Tweedell, E.P.; Bucha腿，R.C. Int. J. Hybrid, Microelectron. 1983, 6, 261; Teng, K.F.; Vest, 25 R.W. IEEE Trans. Indust. Electron. 1988, 35， 407; Teng， K.F.; Vest, R.W. IEEE Electron. Device Lett. 1988, 9, 591; Curtis, C.; Rivkin， T.; Miedaner， A.; Alleman, J.; Perkins, J.; Smith, L.; Ginley， D. Proc. of the NCPV Program Review Meeting. Lakewood, Colorado, USA, 2001年10月14日-17日，第 249页)。Fuller等描述了使用在有机溶剂，a-萜品醇中含有5 nm 7 nm的金 和银颗粒的胶体墨水的喷墨印刷以构建电子和机械功能性金属结构。当 烧结时，发现所述印刷银结构的电阻率为3^，cm，大约为块状银的两 倍(F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备金属纳米颗粒的水基分散液的方法，所述方法包括： （ａ）提供金属盐的水性悬浮液； （ｂ）通过能够还原金属的水溶性聚合物预还原所述金属盐悬浮液以形成金属核；以及 （ｃ）加入化学还原剂以形成分散液中的金属纳米颗粒。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙洛莫马格达希，亚历山大卡梅什尼，沙伊阿维泽尔，迈克尔格劳乔克，
申请(专利权)人：耶路撒冷希伯来大学伊萨姆研发公司，
类型：发明
国别省市：IL[]
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