天津大学李伟团队研究成果：水性导电银浆溶剂优化设计及其综合性能研究
引言
柔性电子器件因其卓越的导电性、柔韧性和可延展性，在电子信息、能源开发、医疗健康及国防科技等多个领域展现出巨大的应用潜力。导电银浆作为柔性电子器件中的关键导电材料，其性能直接影响器件的整体效能。传统油性导电银浆存在成本高、能耗大及环境污染等问题，随着环保意识的提升，发展绿色、环保的水性导电银浆成为行业趋势。
1、研究背景 导电银浆主要由银粉、溶剂、树脂和添加剂组成，按溶剂性质可分为水性和油性导电银浆。水性导电银浆因其环境友好性、低毒性和良好的安全性而受到重视，但在导电性和附着力方面曾面临挑战。本研究旨在通过溶剂优化设计，提升水性导电银浆的综合性能，以满足柔性电子器件的制造需求。文章基于天津大学李伟副教授团队研究成果及天津市科技计划项目资助。 2、创新亮点 （1）溶剂配比优化：通过控制变量法，对比分析了水、乙醇、乙二醇、丙三醇等溶剂及其混合物对导电银浆性能的影响。发现丙三醇能显著提高银浆的导电性，而乙醇则能加快银浆的自然干燥速率。确定了水性溶剂的最优配比为乙醇：丙三醇=161：339，这一配比在提高导电性的同时，也兼顾了干燥速率。 （2）银浆配比优化：在确定最优溶剂配比的基础上，进一步调整了银粉、树脂和溶剂的比例。确定了银浆的最优配比为银粉：树脂：溶剂=125：55：53，这一配比下的银浆具有优异的导电性和综合性能。 （3）综合性能提升：通过对银浆进行粘附性、耐弯折性、耐候性和耐腐蚀性测试，验证了优化后的银浆在多种环境条件下的稳定性和可靠性。特别是，银浆在耐弯折性测试中表现出色，弯折500次后方阻值变化不大，且表面未见明显裂纹。 （4）实际应用验证：将优化后的导电银浆应用于射频识别（RFID）技术中，成功制备了RFID卡片，并验证了其能够成功激活读写器并传输芯片信息。 3、图文展示 图1 (a)单组分溶剂和(b)双组分溶剂对导电银浆电阻值影响，(c)乙醇和丙三醇不同配比及(d)单位体积内不同丙三醇含量的对导电银浆电阻值影响 Fig. 1 The effect of (a) single solvent and (b) double solvents on the resistance values of silver paste. The effect of (c) different ratios of ethanol and glycerol and (d) different 图2 单位体积内不同银粉含量的导电银浆电阻值 Fig. 2 Resistance value of conductive silver paste with different silver powder contents per unit volume 图4 单溶剂与双溶剂导电银浆表面自然干燥时间统计 Fig. 4 Statistics of natural drying time on the surface of single solvent and double solvent silver paste 图8 弯折次数对应方阻图 Fig. 8 The number of bends corresponds to the square resistance value 图9 金相显微镜观察图(a)弯折0次(b)弯折100次(c)弯折300次(d)弯折500次 Fig. 9 Observation image of metallographic microscope after different bending times: (a) 0; (b) 100; (c) 300; (d) 500 图10 耐候性测试电阻值 Fig. 10 Weathering resistance test resistance value 4、结论 本研究通过溶剂和银浆配比的优化设计，成功制备了具有高导电性、优良粘附性、耐候性、耐弯折性和耐腐蚀性的水性导电银浆。主要结论如下： （1）溶剂选择对性能的影响：溶剂的选择和配比对导电银浆的导电性、干燥速率和加热温度有显著影响。丙三醇的加入显著提高了银浆的导电性，而乙醇则加快了银浆的自然干燥速率。 （2）最优配比确定：确定了导电银浆的最优配比为银粉：树脂：溶剂=125：55：53，水性溶剂的配比为乙醇：丙三醇=161：339。该配比下的银浆电阻率最低为2.25×10⁻⁵ Ω·cm，粘附性可达5B等级，满足实际应用需求。 （3）实际应用潜力：优化后的导电银浆在RFID技术中表现出色，验证了其在实际应用中的潜力。 本研究不仅为水性导电银浆的配方设计提供了科学依据，也为柔性电子器件的制造提供了高性能的导电材料选择。 引用本文 文章发表于《功能材料》2025年第56卷第5期，欢迎引用本文： 李伟,李冬辉,王英慧,等.水性导电银浆溶剂优化设计及其综合性能研究[J].功能材料,2025,56(5):05035-05040. Li W,Li D H,Wang Y H,et al.Design of water-based solvents and their impact on the properties of conductive silver paste[J].Journal of Functional Materials, 2025,56(5):05035-05040.