納米氧化亞銅基3d打印用半導體材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料及其制備方法，具體步驟為將環氧樹脂與丙酮混合，加入三乙醇胺，室溫攪拌，再依次加入3―氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌，然后加入納米氧化亞銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料。其中納米氧化亞銅粉含量為40～50%，環氧樹脂含量10～20%，三乙醇胺含量為10～20%，3―氨丙基三甲氧基硅烷含量為10～20%，聚乙烯醇含量為5～10%，丙酮含量為10～20%。本發明制備的半導體復合材料可在30～40℃的溫度范圍內進行3D打印且打印成型后的納米氧化亞銅基半導體材料的穩定性好，載流子遷移率高。
【專利說明】納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 納米氧化亞銅作為P型半導體材料，具有活性的空穴-電子對，具有量子效應，同 時也具有納米材料表面積巨大、表面能極高等特性，體現出良好的光電子轉換性、催化活 性、強大的吸附性、殺菌活性、低溫順磁性等。有科學家指出納米氧化亞銅的某些性質為波 色一愛因斯坦凝聚子理論提供了良好佐證，這也為其更廣泛的應用提供了理論基礎。納米 氧化亞銅材料具有許多優良性質，應用十分廣泛，但是由于其水溶性差、穩定性不佳，也影 響了其進一步應用，因此其研究更多的集中于新型制備方法、表面親水性修飾、穩定劑選擇 等，以期提高其水溶性和穩定性，為更多的應用打下基礎。
[0003] 近年來，3D打印技術發展迅速，在各領域都取得了長足發展，已成為現代模型、模 具和零部件制造的有效手段，在航空航天、汽車摩托車、家電、生物醫學等領域得到了一定 應用，在工程和教學研究等領域也占有獨特地位。具體應用領域包括：工業制造。可應用于 產品概念設計、原型制作、產品評審、功能驗證。制作模具原型或直接打印模具，直接打印產 品：3D打印技術制造的小型無人飛機、小型汽車等概念產品已問世，家用器具模型也被用 于企業的宣傳、營銷活動中；文化創意和數碼娛樂：可作為形狀和結構復雜、材料特殊的藝 術表達載體。
[0004] 當前能用于3D打印的半導體材料非常罕見，而半導體技術是現代信息技術的基 石，納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料將顯著擴展3D打印技術的應用范圍。
【發明內容】
[0005] 本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料 及其制備方法。該復合材料制備方法的特征為將環氧樹脂與丙酮混合，加入三乙醇胺，室溫 攪拌，再依次加入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌，然后加入納米氧化亞 銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料。本發明制備的復合 材料應用領域廣泛，包括防污涂料、光激發半導體材料、抗菌材料、生物傳感器以及熒光探 針等。
[0006] 本發明提出的納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料： 由下列重量比的原料組成： 納米氧化亞銅粉 4(Γ50%， 環氧樹脂 ΚΓ20%， 三乙醇胺 1(Γ20%， 3一氣丙基二甲氧基娃燒 10 20%, 聚乙烯醇 5?10%， 丙酮 1(Γ20%。
[0007] 所述的納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料，其制備方法包括以下步驟： 1) 將重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的顆粒； 2) 按重量配比稱取原料； 3) 在氮氣氛圍下，將環氧樹脂與丙酮混合，加入三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加 入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至60~75°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半 導體材料。
[0008] 將該材料在3(T40°C進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度及載流子遷 移率。
[0009] 本發明制備的復合導電材料可制成薄膜、陣列、立體結構器件等，在環保、電氣及 智能材料等領域獲得應用，市場前景廣闊。
[0010] 有益效果 與現有技術相比，本發明的優點在于： (1)將納米氧化亞銅粉分散在具有一定粘度的膠體溶液中，氧化亞銅粉分布均勻，復合 材料穩定性好。
[0011] (2)本發明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過程不會堵塞3D打印機噴 頭，適用于現有的多數3D打印機。
[0012] (3 )制備工藝簡單，生產成本低，便于推廣和應用。
[0013] (4)打印成型后的復合材料的載流子遷移率高，達到5cm2 V_1 ?Γ1。
【具體實施方式】
[0014] 下面通過實施例進一步描述本發明 實施例1 將l〇g重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將 10g環氧樹脂與10g丙酮混合，加入10g三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入10g 3 - 氨丙基三甲氧基硅烷、l〇g聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入50g平均粒徑為30 納米的氧化亞銅粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用 半導體材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為5. 36g/cm3,拉伸強度為 66.6MPa，載流子遷移率為5cm2 V_1 s_1。
[0015] 實施例2 將5g重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將 20g環氧樹脂與15g丙酮混合，加入10g三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入10g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入40g平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至75°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體 材料。將該材料在40°C進行3D打印，成型后材料的密度為4. 34g/cm3,拉伸強度為79. 3MPa， 載流子遷移率為3. lcm2 V_1 ?Γ1。
[0016] 實施例3 將5g重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將 lOg環氧樹脂與20g丙酮混合，加入15g三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入lOg 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入40g平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至70°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體 材料。將該材料在35°C進行3D打印，成型后材料的密度為3. 79g/cm3,拉伸強度為71. 2MPa， 載流子遷移率為3.5cm2 V_1 ?Γ1。
[0017] 實施例4 將5g重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將 10g環氧樹脂與10g丙酮混合，加入20g三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入15g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、5g聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入40g平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至65°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體 材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為4. llg/cm3,拉伸強度為81. IMPa， 載流子遷移率為3.9cm2 V_1 ?Γ1。
[0018] 實施例5 將6g重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將 llg環氧樹脂與llg丙酮混合，加入llg三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入20g 3-氨 丙基三甲氧基硅烷、6g聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入41g平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至75°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半導體 材料。將該材料在40°C進行3D打印，成型后材料的密度為4. 33g/cm3,拉伸強度為76. 7MPa， 載流子遷移率為4.3cm2 V_1 ?Γ1。
【權利要求】
1. 一種納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料，其特征在于：由下列重量比的原料組 成： 納米氧化亞銅粉 4(Γ50%， 環氧樹脂 ΚΓ20%， 三乙醇胺 1(Γ20%， 3一氣丙基二甲氧基娃燒 10 20%, 聚乙烯醇 5?10%， 丙酮 1(Γ20%。
2. 權利要求1所述納米氧化亞銅基3D打印用半導體材料，其制備方法包括以下步驟： 1) 將重均分子量為5~10萬的聚乙烯醇粉碎成ΚΚΓ120目的顆粒； 2) 按重量配比稱取原料； 3) 在氮氣氛圍下，將環氧樹脂與丙酮混合，加入三乙醇胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加 入3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯醇顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入平均粒徑為30納米 的氧化亞銅粉，加熱至60~75°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米氧化亞銅基3D打印用半 導體材料。
【文檔編號】C08L63/00GK104194266SQ201410424204
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司