پديد آورنده :
گلي فخبي، رضا
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي جوهرهاي رسانا و جوهرهاي رساناي هيبريدي بر پايه ي نانوسيم هاي نقره - نانولوله هاي كربني چندديواره
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
شانزده، 103ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده
استاد مشاور :
محمدحسن عباسي
توصيفگر ها :
الكترونيك چاپي , نانوسيم نقره , نانولوله هاي كربني چند ديواره , جوهر رساناي هيبريدي , پايداري پايداري الكتريكي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/03/03
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/03/04
چكيده فارسي :
71 چكيده گسترش روز افزون استفاده از تجهيزات الكترونيكي و مواد هوشمند باعث بهوجود آمدن نيازمنديهاي جديدي در اين حوزهها شدهاست از جمله اين نيازمنديها ميتوان به سرعت توليد باال هزينهي تمامشده پايين و همچنين عدم آلودگي محيط زيست اشاره نمود فناوري الكترونيك چاپي صنعتي است كه توانايي پاسخگويي به اين نيازها را دارد يكي از مهمترين عناصر اين فناوري جوهرهاي رسانا است بدين منظور در اين پژوهش با استفاده از نانوسيمهاي نقره و نانولولههاي كربني چندديواره جوهرهاي رساناي مورد نظر ساخته شد در اين راستا ابتدا با استفاده از فرآيند پليا ل نانوسيمهاي نقره سنتز شد با استفاده از اين نانوسيمها جوهرهاي رساناي يكنواختي با 5 01 51 02 و 52 درصد وزني نقره ساختهشد پس از آن با افزودن مقادير مشخصي از نانولولههاي كربني چندديواره به درون جوهر رساناي بهينه جوهرهاي رساناي هيبريدي با 1 0 51 0 52 0 5 0 و 57 0 درصد وزني نانولوله ساخته شد در انتها مقاومت الكتريكي الگوها پس از سيكلهاي خمشي اندازهگيري شد تا پايداري الكتريكي جوهرها نيز مورد بررسي قرار گيرد نتايج آزمونهاي پراش پرتو ايكس XRD طيف سنجي فرابنفش مرئي UV Vis ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني FESEM و ميكروسكوپ الكتروني عبوري TEM نشان دادند كه نانوسيمهاي نقره با نسبت ابعادي حدودا 001 به درستي سنتز شدند آزمون ويسكوزيتهسنجي و تنش سطحي جوهرهاي رسانا نشان داد كه با افزايش درصد وزني نانوسيمها درون جوهر ويسكوزيته و تنش سطحي جوهر افزايش مييابد كه اين افزايش ناشي از پيوندهاي برقرار شده بين مولكولهاي اتيلن گليكول موجود در جوهر و PVP موجود روي سطح نانوسيمها است بهدليل افزايش تنشسطحي جوهر ترشوندگي جوهرها با زيراليه كاهش مييابد بر اساس نتايج اين آزمونها جوهر حاوي 01 درصد وزني نانوسيم نقره 01 W با ويسكوزيته 10 1 cp تنش سطحي 30 63 0 06 mN m و زاويهي ترشوندگي11 71 درجه به عنوان جوهر بهينه انتخاب شد نتايج آزمون مقاومت سنجي الكتريكي نشان داد كه با افزايش دماي تفجوشي از دماي محيط تا دماي 061 درجه سانتيگراد در مدت زمان يك ساعت مقاومت ويژهي الگو از 2 8 7 541 به 38 5 2 6 cm كاهش مييابد اين كاهش بهدليل پيشرفت فرآيند تفجوشي و اتصال پيداكردن نانوسيمها به يكديگر است از آنجاييكه فرآيند تفجوشي در هيچيك از اين دماها بهطور كامل انجام نپذيرفته است از اين رو بدليل محدوديتهاي زيراليه و همچنين هدف پژوهش دماي 061 به عنوان دماي مناسب انتخاب شد در اثر افزايش زمان فرآيند تفجوشي در دماي 061 از 51دقيقه به 57 دقيقه مقاومت ويژه از 7 6 5 68 به 33 7 2 9 cm ميرسد با افزايش بيشتر زمان فرآيند تا 09 دقيقه تأثير چشمگيري در ميزان پيشرفت فرآيند تفجوشي حاصل نميشود و مقاومت ويژه به 32 0 1 8 cm كاهش مييابد از اين رو زمان بهينهي فرآيند 57 دقيقه در نظر گرفته شد نتايج آزمونهاي رئولوژيكي جوهرهاي هيبريدي نشان داد كه با افزايش درصد وزني نانولولهها درون جوهر از 1 0 به 57 0 درصد وزني ويسكوزيته جوهر از 2 01 به 11 2 cp تنش سطحي از 20 0 57 03 به mN m 30 0 23 13 و زاويه ترشوندگي از 67 71 به 55 12 درجه ميرسد اين افزايش ناشي از پيوند برقرار كردن مولكولهاي اتانول با سطح نانولولههاي كربني است آزمون مقاومت سنجي الكتريكي نشان داد كه با افزايش مقدار نانولوله در جوهر از 1 0 به 5 0 درصد وزني مقاومت الكتريكي اليه از 300 0 111 0 به1 0 104 0 003 كاهش مييابدكه اين امر ناشي از عمل كردن نانولولهها به عنوان پل و در نتيجه كاهش اثر حفرات الگو است افزايش مقدار نانولوله به 57 0 درصد وزني باعث افزايش مقاومت الكتريكي اليه به 1 0 106 0 003 ميشود كه اين اتفاق بدليل افزايش مقاومت تماسي الگو است در اثر اعمال سيكلهاي خمشي روي الگوهاي ايجاد شده با جوهرهاي هيبريدي و جوهر 01 W مقاومت الكتريكي اليه افزايش پيدا ميكند در اثر اعمال 0003 سيكل خمشي روي الگوها درصد تغييرات مقاومت الكتريكي براي الگوهاي ايجاد شده با جوهر 01 H50 H25 H15 H10 W و 57 H به ترتيب 9 09 6 88 6 97 5 67 4 56 و 7 55 بود مشاهده ميشود كه هر چه درصد وزني نانولولهي كربني درون جوهر افزايش يابد ميزان تغييرات مقاومت الكتريكي كمتر خواهد بود كلمات كليدي الكترونيكچاپي نانوسيم نقره نانولولههاي كربني چند ديواره جوهر رساناي هيبريدي پايداري پايداري الكتريكي
چكيده انگليسي :
121 Fabrication and characterization of conductive inks and hybrid conductive inks based on silver nanowires multi walled carbon nanotubes Reza Goli Fakhabi February 24 2021 Department of Materials EngineeringDegree M Sc Language FarsiF KarimzadehAbstractGalloping rate in usage of electronic equipment and smart materials has resulted in new demands in these areas Among these needs high production rate low finishing price and non polluting effect on the environment canbe named Electronic printing technology is a kind of industry that is responsible for these demands One ofthe key elements to this technology is conductive inks For this purpose in this study using silver nanowiresand multi walled carbon nanotubes the desired conductive inks were made In this regard first silvernanowires were synthesized using polyol process Using these nanowires uniformly conductive inks with 5 10 15 20 and 25 by weight of silver were made Then by adding certain amounts of multi walled carbonnanotubes MWCNT into the optimal conductive ink hybrid conductive inks with 0 1 0 15 0 25 0 5 and0 75 by weight of nanotubes were fabricated Finally the electrical resistance of the patterns after flexuralcycles was measured to evaluate the electrical stability of the inks The results of X ray diffraction XRD ultraviolet visible UV Vis spectroscopy field emission scanning electron microscopy FESEM andtransmission electron microscopy TEM showed that silver nanowires with aspect ratio of about 100 weresynthesized Viscosity and surface tension tests of conductive inks showed that with increasing the weightpercent of nanowires in the ink the viscosity and surface tension of the ink increases which is due to the bondsestablished between the ethylene glycol molecules in the ink and the PVP on the surface of the nanowires Dueto the increased surface tension of the ink the wettability of the inks with the substrate decreases As the surfacetension of the ink increases the wettability of the inks with the substrate decreases Based on the results ofthese tests the ink containing 10 wt Ag W10 with a viscosity of 10 1 cp surface tension 30 63 0 06 mN m and a wetting angle of 17 11 was selected as the optimum ink The results of 4 point probe test showedthat with the increment of sintering temperature from ambient temperature to 160 C in 1 hour resistivity of thepattern diminishes from 145 7 8 2 cm to 38 5 2 6 cm This decrease is due to the progress of sinteringprocess and the linkage of nanowires together Since the sintering process was not completely performed inany of these temperatures therefore due to the limitations of the substrate and also the purpose of the research 160 C was selected as the appropriate temperature Also following the increase of sintering time at the 160 Cfrom 15 min to 75 min electrical resistivity reaches 33 7 2 9 cm from 86 5 6 7 cm With the incrementof process more than 90 min no remarkable effect is obtainable and the electrical resistivity diminishes to32 0 1 8 cm As a result the optimal sintering time was considered to be 75 min The results of rheologicaltest for hybrid inks demonstrate that with the increment of nanowires at ink from 0 1 wt to 0 75 wt theviscosity of ink from 8 4 cp to 9 8 cp the surface tension from 30 75 0 02 mN m to 31 32 0 03 mN m andthe wetting angle from 17 76 to 21 55 increase These increments are due to the increase of hydrogeninteraction among ethylene glycol molecules and the linkage among ethanol molecules and the surface ofnanowires The results of 4 point probe test showed that by increasing the amount of nanotubes in the ink from0 1 to 0 5 wt the electrical resistance of the layer decreases from 0 111 0 003 sq 1 to 0 104 0 003 sq 1which is due to the action of nanotubes such as Bridge and thus reduce the effect of pattern porosities Increment of nanowire s amount to 0 75 wt results in the increase of layer s resistivity to 0 106 0 003 sq 1 and this is due to the increase of contact resistance in the pattern Du
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده
استاد مشاور :
محمدحسن عباسي
