نحاسيختلف عن المعادن مثل الألومنيوم والنيكل في أنه من الصعب تكوين طبقة تخميل جوهرية كثيفة ومستقرة على سطحه. ولذلك، فإن سطح النحاس المكشوف سوف يتأكسد ويتآكل بشكل مستمر بسبب الأكسجين وبخار الماء في الهواء. كلما كان حجم الجسيمات أصغر ومساحة السطح المحددة لمسحوق النحاس أكبر، كان من الأسهل أكسدتها بسرعة لإنتاج منتجات مثل أكسيد النحاس (Cu2O) وأكسيد النحاس (Cu2O) وأكسيد النحاس (CuO). تعمل هذه الطبقة العازلة للأكسيد على تقليل توصيل مسحوق النحاس بشكل كبير وتعيق اتصال تلبيد الجسيمات، مما يؤدي إلى تدهور أداء المعجون الموصل. خاصة أثناء عملية تلبيد القطب الأمامي للخلايا الكهروضوئية (غالبًا ما تتطلب درجات حرارة عالية تتجاوز 500 درجة مئوية)، إذا لم يكن مسحوق النحاس محميًا، فسوف يتأكسد بشدة ولن يتمكن من تشكيل شبكة موصلة معدنية جيدة. بالإضافة إلى ذلك، في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية، يمكن أن يؤدي نمو طبقة الأكسيد أيضًا إلى تدهور الموصلية بمرور الوقت، مما يؤثر على عمر الجهاز. لذلك، يعد تثبيط الأكسدة السطحية لمسحوق النحاس أمرًا ضروريًا للحفاظ على موصليته ونشاط التلبيد واستقراره على المدى الطويل.
قام الباحثون والمهندسون بتطوير تقنيات مختلفة لمعالجة مضادات الأكسدة السطحية لمعالجة مشكلة تعرض مسحوق النحاس للأكسدة. يمكن أن يؤدي إنشاء طبقة واقية فيزيائية أو كيميائية على سطح مسحوق النحاس إلى منع تلامس الأكسجين أو تخميل المواقع النشطة، وبالتالي إبطاء أو حتى منع حدوث الأكسدة. تشمل الطرق الرئيسية حماية الطلاء العضوي، والطلاء غير العضوي، وتعديل السبائك بالتخميل الذاتي، ومعالجة التخميل لتقليل السطح. يقدم النص التالي معالجة التخميل لتقليل السطح بشكل منفصل.
الحد من السطح ومعالجة التخميل التنشيط
معالجة الاختزال الكيميائي: يمكن إجراء عملية تخفيض السطح بعد تحضير مسحوق النحاس أو قبل الاستخدام لإزالة طبقة الأكسيد المتولدة وتخميل السطح على الفور. تتمثل الطريقة الشائعة الاستخدام في إضافة عوامل اختزال خفيفة مثل الأحماض العضوية (حمض الفورميك، وحامض الستريك)، والهيدرازين، وحمض الفوسفور، وما إلى ذلك إلى معلق مسحوق النحاس لمعالجة النقع. على سبيل المثال، أضف مسحوق النحاس النانوي إلى محلول حمض عضوي بنسبة 0.1% - 2% (مثل حمض الستريك) لضبط الرقم الهيدروجيني 1 - 5، ثم قم بالتقليب والوقوف، ثم يمكن إذابة أكسيد النحاس السطحي وإزالته، ثم تصفيته وتجفيفه. هذه الخطوة يمكن أن تقلل بشكل كبير من محتوى الأكسجين في المسحوق. ومع ذلك، فإن الأسطح الطازجة المكشوفة تكون عرضة لإعادة الأكسدة وتتطلب حماية فورية من التخميل. لهذا، يمكن تشكيل "طريقة تخميل التخفيض المكونة من خطوتين" من خلال الجمع بين معالجة الاختزال مع مثبطات التآكل: أولاً قم بإزالة طبقة الأكسيد بعامل اختزال، ثم شغل المواقع النشطة على السطح فورًا بالجزيئات العضوية. تشنغ نانفينج وآخرون. ذكرت طريقة مبتكرة: المعالجة الحرارية المائية للنحاس باستخدام الفورمات كعامل تنسيق السطح. لا يعمل الفورمات كعامل اختزال لإزالة الأكاسيد السطحية فحسب، بل يعيد أيضًا بناء سطح النحاس (110) في شكل منسق، مكونًا طبقة تخميل منسقة ببنية فوقية c (6 × 2). تتكون هذه الطبقة من ثنائي فورمات النحاس وO ² ⁻، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال الجزيئات المسببة للتآكل مثل O ₂ وCl ⁻ من دخول معدن النحاس الداخلي. على هذا الأساس، تم إدخال كمية صغيرة من جزيئات ألكيل ثيول لمزيد من التعديل، وملء عيوب السطح التي لم تكن مغطاة بالكامل بطبقة التنسيق، وتم تحسين أداء مضادات الأكسدة لسطح النحاس بثلاثة أوامر من حيث الحجم. يمكن تنفيذ طريقة التعديل الكيميائي السطحي "الفورمات + الثيول" في درجة حرارة الغرفة، مما يمنح مسحوق النحاس قدرة مضادة للأكسدة قوية للغاية مع عدم تقليل الموصلية والتوصيل الحراري تقريبًا. في الوقت الحاضر، تم استخدام مسحوق النحاس المعدل بناءً على هذه التقنية بنجاح في تجارب تحضير مستوى الكيلوجرام لمعجون النحاس المضاد للأكسدة، ويمكن تطبيقه في مجالات مثل الخطوط الموصلة المطبوعة والدرع الكهرومغناطيسي. يشير هذا الإنجاز إلى أنه من خلال التصميم المبتكر للروابط السطحية لتحقيق الحماية من التخفيض، يمكن توفير استراتيجية جديدة للنحاس ليحل محل الفضة.
الجو الوقائي ومعالجة البلازما: بالإضافة إلى الطرق الكيميائية، يتم استخدام الوسائل الفيزيائية أيضًا لتنشيط السطح وحماية مسحوق النحاس. على سبيل المثال، استخدام جو مختزل (مثل النيتروجين الذي يحتوي على 5% هيدروجين، وبخار حمض الفورميك، وما إلى ذلك) أثناء عملية تلبيد عجينة النحاس يمكن أن يمنع أكسدة النحاس ذات درجة الحرارة العالية ويساعد في إزالة أغشية الأكسيد المتبقية. هناك أيضًا استكشاف لاستخدام البلازما لمعالجة سطح مسحوق النحاس، مما يؤدي إلى تقليل/تنظيف السطح على الفور وترسيب طبقة من مادة التخميل تحت بلازما الغاز الخامل. وبالإضافة إلى ذلك، فإن ما يسمى بتكنولوجيا تلبيد الحماية الذاتية يشير إلى إضافة بعض المواد المضافة إلى عجينة النحاس، والتي تتحلل إلى غازات مختزلة أو تشكل بقايا وقائية عند تسخينها أثناء التلبيد. على سبيل المثال، يمكن أن تتحلل الأمينات العضوية والألكوكسيدات وما إلى ذلك إلى أمونيا وألدهيدات عند درجات حرارة عالية، والتي يمكن أن تخلق محليًا بيئة اختزال دقيقة لحماية جزيئات النحاس ووصلات التلبيد الكاملة. تتمثل فكرة هذه الطريقة في دمج "مضاد للأكسدة" في تركيبة الملاط لمنع أكسدة النحاس أثناء مرحلة التلبيد الحرجة.
إن آفاق تطبيق مسحوق النحاس في المعاجين الموصلة والتعبئة الإلكترونية واسعة، ولكن الأكسدة كانت العقبة الرئيسية بين الإنجازات المعملية والمنتجات الفعلية. أظهرت الدراسات الحديثة أن الاستراتيجيات المختلفة مثل الطلاء العضوي، والطلاء غير العضوي، وسبائك التخميل الذاتي، وتخميل تقليل السطح يمكن أن تحسن بشكل كبير خصائص مضادات الأكسدة لمسحوق النحاس، مما يمكنها من الحفاظ على الموصلية الممتازة ضمن نافذة عملية واسعة. الطرق المختلفة لها مزاياها وعيوبها، ويجب اختيارها أو دمجها لتطبيقات محددة.
SAT NANO هو أفضل مورد لـمسحوق النحاسفي الصين، يمكننا تقديم مسحوق النانو ومسحوق ميكرون، إذا كان لديك أي استفسار، فلا تتردد في الاتصال بنا على sales03@satnano.com
