Введение к работе
Актуальность темы. Технология струйной печати в настоящее время призвана решать самые разнообразные задачи. Использование возможностей струйной печати чрезвычайно широко и, соответственно, предполагает применение материалов разной структуры, свойств и возможностей воспроизведения изображения, в том числе для нанесения электропроводящих и других функциональных покрытий, служащих для формирования компонентов электроники, сенсоров, элементов защиты цифровой печати.
Изделия электроники на базе новых проводящих материалов, которые появятся в ближайшем десятилетии, качественным образом могут изменить условия эксплуатации и возможности использования электронного оборудования и расширить области применения информационных технологий. Подтверждение тому - признание проводящих полимеров революционными материалами в науке и технике. За исследования в области создания электропроводящих полимеров А.Хигеру (Alan J. Heeger, США), А.Мак-Диармиду (Alan G. McDiarmid, США), Х.Ширакаве (Hideki Shirakawa, Япония) была присуждена в 2000 г. Нобелевская премия по химии.
Практически все известные фирмы, занимающиеся внедрением наукоемких технологий в повседневную жизнь, уделяют значительное внимание новейшим разработкам в области развития методов нанесения проводящих покрытий, в том числе и струйной печати.
Полимерные материалы для печати компонентов электроники создают химические компании-партнеры Philips: Bayer, Covion, Avecia, Dow Chemical и др. Сама же компания Philips сосредоточилась на проблеме надежности печатающих элементов принтеров и экспериментах с пропорциями полимеров и растворителей, влияющих на различные параметры проводящих полимерных растворов. Аналогичными исследованиями занимаются также компании LG, Seiko Epson. Компания Samsung в настоящее время ведет разработки в области фотолитографии, напыления и термического испарения, струйной печати в качестве методов нанесения различных материалов в электронике, а также разрабатывает технологии для создания гибких органических дисплеев на основе TFT, OLED, PLED.
Разработка новых проводящих материалов, органических и неорганических, создание и совершенствование перспективных методов и технологий их нанесения, таких как, например, струйная печать, представляется важной научной задачей, имеющей существенное значение, и позволит решить многие принципиальные проблемы в
различных областях электроники, а также в области защиты печатной информации.
Большое количество публикаций в этой области свидетельствует о перспективности и практической значимости таких исследований. Однако, накоплено еще недостаточное количество экспериментального материала для перехода исследований с этапа теоретических исследований в. область реализации полноценных практических разработок. К сожалению, публикации в этой области носят, в основном, рекламный характер и не содержат характеристик технологических процессов получения проводящих полимерных изображений. Поэтому разработка специальных чернил на основе различных полимеров и других органических и неорганических компонентов, способов нанесения проводящих изображений на различные субстраты с использованием стандартных струйных принтеров, изучение свойств полученных проводящих изображений является актуальной научной задачей и составляет предмет диссертационной работы.
Целью настоящей работы является разработка метода получения электропроводящих изображений методом струйной печати. Для этого необходимо было решить следующие задачи:
анализ опубликованных научных и патентных материалов в этой области; анализ и выбор наиболее подходящей технологии струйной печати;
анализ проводящих материалов, которые возможно использовать для струйной печати;
исследование электропроводящих свойств выбранных материалов и возможности увеличения их проводимости; подбор реологических параметров проводящих материалов для использования их в качестве растворов в струйной печати;
- осуществление экспериментального формирования проводящих
изображений; проведение анализа и предложение путей решения
возникающих затруднений;
- изучение свойств электропроводящих изображений, полученных на
различных субстратах.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- Были получены и исследованы проводящие свойства композиций на
основе полианилина (ПАН), полученного матричным синтезом с поли-(2-
акриламидо-2-метил-1-пропансульфокислотой) (ПАМПСК), и
одностенных углеродных нанотрубкок (УНТ) в концентрациях более 10 % (масс); и композиций на основе проводящего полимерного комплекса поли(3,4-этилендиокситиофен)/ полисульфокислота (poly(3,4-ethylene
dioxythiophene)/ polystyrene sulfonated acid, PEDOT/PSS) с одностенными УНТ в концентрациях более 10 % (масс);
- систематически исследованы проводящие свойства композиций
PEDOT/PSS с диметилсульфоксидом (ДМСО) в различных
концентрациях;
предложены способы приготовления проводящих чернил на основе ПАН и PEDOT/PSS для нанесения их методом струйной печати;
определена методика осаждения слоев серебра с помощью струйной печати для получения проводящего покрытия; предложен состав рабочих растворов окислителя и восстановителя, участвующих в осаждении;
- методом струйной пьезоэлектрической печати с использованием
стандартного принтера получены электропроводящие элементы
электронных схем на полимерной пленке и на бумаге;
- изучена и объяснена зависимость проводимости полученных
изображений от структуры поверхности субстратов.
Практическая значимость заключается в проведении систематизированных исследований в области получения проводящих покрытий методом струйной печати. Разработанный способ получения проводящих изображений может применяться для печати проводящих дорожек, электродов, резисторов, фоторезисторов, емкостей, полевых транзисторов, инжекционных и транспортных слоев в светодиодах и других элементах электронных и оптоэлектронных устройств, а также для защиты цифровой печати. Результаты исследований вносят вклад в изучение свойств и особенностей проводящих полимеров и их композитных соединений.
Апробация работы происходила в виде докладов и обсуждений на заседаниях кафедры ТиТЦП МГУП; научно-технических конференциях молодых учёных МГУП, Москва, 2008 г., 2009 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и библиографического списка использованных источников. Общий объем работы 146 страниц, включая 55 рисунков и 3 таблицы.
