Luận văn Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo hạt nano bạc sử dụng trong mực in phun (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo hạt nano bạc sử dụng trong mực in phun (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 S KC 0 0 4 0 8 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG MẬU CHIẾN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THỊ THÚY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG TRONG MỰC IN PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG MẬU CHIẾN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ THỊ THÚY Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 10/05/1982 Nơi sinh: tp Huế Quê quán: vinh phú, phú vang, tỉnh Thừa Thiên Huế Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 407A LÊ VĂN QUỚI PHƯỜNG BÌNH TRỊ ĐÔNG A QUẬN BÌNH TÂN TP HỒ CHÍ MINH Điện thoại nhà riêng: 01223720315 E-mail: thuycaohoc.ckm11b2011@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 3/2003 đến 3/2008 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HỒ CHÍ MINH Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp Tên đồ án tốt nghiệp đại học: Công Nghệ Gia Công Gỗ Trên Máy Cƣa Ngày và nơi bảo vệ đồ án: Khoa cơ khí máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 3. Cao học: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2011 đến 10/ 2013 Nơi học (trường, thành phố): trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ Thuật cơ khí Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu đề xuất quy trình chế tạo hạt nano bạc sử dụng trong mực in phun Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 08/11/2013, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG MẬU CHIẾN Xác nhận của địa phương Ngày tháng năm 2013 (ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Lê Thị Thúy i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Học viên Lê Thị Thúy ii
6. LỜI CẢ M ƠN Qua gần hai năm tham gia chương trình đào tạo thạc sỹ tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh và thời gian làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano ĐHQG TP. Hồ Chí Minh đã giúp tôi trao dồi thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm từ thầy cố, bạn học và những người bạn cùng làm thí nghiệm đã giúp tôi hoàn thành luận văn này. Có được thành quả này tôi xin chân thành cám ơn sâu sắc đến: Thầy cô trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã nhiệt tình truyền đạt, chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian tôi học tập tại trường Thầy PGS. TS. ĐẶNG MẬU CHIẾN, Giám đốc phòng thí nghiệm Công Nghệ Nano ĐHQG. TP. HCM (LNT) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi làm thí nghiệm và hoàn thành luận văn này. Thầy PGS.TS. LÊ HIẾU GIANG đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến giúp tôi hoàn thành tốt luận văn. Thạc sỹ ĐẶNG THỊ MỸ DUNG là người luôn theo suốt chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian tôi làm thí nghiệm và hoàn thành luận văn. Tập thể cán bộ, nhân viên phòng nghiên cứu Công Nghệ Nano ĐHQG. TP. HCM đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian làm thí nghiệm. Bạn bè, gia đình và mọi người xung quanh luôn giúp đỡ chia sẽ động viên tôi những lúc làm luận văn gặp khó khăn. Tôi xin chân thành cám ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Học viên Lê Thị Thúy iii
7. TÓM TẮT LUẬN VĂN Máy in phun đã trở thành một phần không thể thiếu thông qua sự hiện diện của nó ở khắp mọi nơi, trên máy tính để bàn của người tiêu dùng với chi phí thấp, khả năng đáng tin cậy, nhanh chóng, thuận tiện và in kỹ thuật số. Công nghệ in phun đã phát triển nhanh chóng, đa dạng và ứng dụng phổ biến để in tài liệu với nhiều chức năng khác nhau, nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như mực dẫn điện, điốt phát sáng (LED) và thậm chí in cấu trúc 3 chiều(3D) Nhắm đáp ứng nhu cầu công nghệ, hiện nay công nghệ in phun đang được sự quan tâm lớn của nhiều nhà nghiên cứu, cũng như nhiều nhà đầu tư lớn trong và ngoài nước. Biết được sự hữu ích to lớn của thế giới vi mô (nano mét) mà một số kim loại có được, con người muốn chiếm lĩnh tri thức đã tìm ra được sự hiệu dụng của nó và công nghệ in phun đã và đang sử dụng nano kim loại ứng dụng trong mực in phun. Xuất phát từ nhu cầu tìm ra hạt nano kim loại để chế tạo mực in vừa có chất lượng tốt, khả năng chống oxi hóa cao trong môi trường và mang lại lợi nhuận lớn, luận văn này chúng tôi nghiên cứu quy trình chế tạo hạt nano bạc hướng đến ứng dụng chế tạo mực in phun, vì bạc không dễ dàng bị oxi hóa và khả năng dẫn điện cao trong một thời gian khá dài. Có rất nhiều phương pháp chế tạo hạt nano kim loại, trong luận văn này tôi lựa chọn phương pháp khử hóa học để tổng hợp hạt nano bạc hướng đến ứng chế tạo mực in phun. Để giải quyết các công việc trên chúng tôi phải nghiên cứu, giải quyết các vấn đền có liên quan được trình bày trong 5 chương dưới đây: Chƣơng 1: Tổng quan Dựa trên những công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã có chúng tôi tóm tắt tổng quan về sơ lược công nghệ nano nói chung và công nghệ nano kim loại nói riêng, đồng thời mang đến cái nhìn tổng quát về công nghệ in phun, để từ đó cho chúng ta thấy hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ nano kim loại trong công nghệ in phun đã mang đến những hiệu quả trong thực tiễn.\ iv
8. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Từ thực tiễn đã chứng minh công nghệ nano mang lại nhiều ứng dụng và hiệu quả cao trong thực tế, chúng tôi đi sâu nghiên cứu nano kim loại bạc, các tính chất của nano kim loại bạc, từ đó tìm hiểu các phương pháp chế tạo và đưa ra phương pháp chế tạo hiệu quả và mang tính kinh tế cao. Chƣơng 3: Thực nghiệm Giới thiệu các thiết bị dùng làm thí nghiệm, hóa chất, các thiết bị dùng để phân tích mẫu và quy trình tổng hợp hạt nano bạc. Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận Từ quy trình mà chúng tôi đưa ra, chúng tôi nghiên cứu và làm thí nghiệm để tìm ra tỷ lệ phản ứng giữa các chất, nồng độ mol thích hợp của các chất và dựa vào cơ sở lý thuyết để đánh giá nhận xét và tìm ra được phương án tối ưu nhất và kết quả đã mang lại theo như yêu cầu đặt ra là chúng tôi đã tổng hợp được hạt nano bạc có kích thước 20nm đến 80nm. Đồng thời chúng tôi tiếp tục lưu giữ và theo dõi tính ổn định của hạt trong thời gian hơn 3 tháng không bị oxi hóa trong môi trường không khí Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển Từ những kết quả đạt được chúng tôi tổng hợp đưa ra một số kết luận và đưa ra một vài định hướng tiếp theo của đề tài . v
9. ABSTRACT Inkjet technology has developed rapidly, variously and it can use to print documents with many different functions, in many fields, such as conductive inks, light emitting diodes (LED) and even in structure 3-dimensional structure (3D) To adapt the need of technology, current inkjet technology has become the major concern of many researchers, as well as many Vietnamese and foreign investors. Knowing the great utility of the microscopic world (nanometer) whose a number of metals are owning, people want to dominate knowledge to find its performances and inkjet technology has been used metal nano-particles for the inkjet ink printing. From the need to find the metal nano-particles to produce good quality, high oxidation resistance and greater profitability inkjet ink printing, this thesis studied the fabrication process to synthesize create silver nanoparticle ink used in ink printing, because silver has a good ability to resist oxidation and high conductivity in a long time. There are many methods of synthesizing metal nanoparticles, in this thesis I chose chemical reduction method to synthesize silver nano-particles towards the inkjet ink manufacturing. In order to solve the problem above, we have studied; solved related subjects presented in the following five chapters: Chapter 1: Overview Based on the national and international researches, we’ll summarize a brief overview of nanotechnology in general and metal nanoparticles technology in particular, at the same time this chapter will be providing an overview of inkjet technology, as a result of this, it’ll show us the efficiency of the application of metal nanoparticles technology in inkjet printing in practice. Chapter 2: Theoretical Foundations Reality proved that nanotechnology bring us a lot of efficiency applications in practice, we go deep nano-silver research and the properties of nano-silver, while studying the methods of synthesizing and manufacturing and finding the most efficient and economical method. vi
10. Chapter 3: Experimental Introducing experimental equipments: chemicals and all machines used for sample analysis and the synthesizing of silver nano-particles. Chapter 4: Results and Discussion From the process that we proposed, we researched to find out the best combination between substances, as same as in molar concentration of the substance based on the theoretical foundations. We evaluated our results which matched our initial purposes: we have synthesized silver nano-particles from 20nm to 80nm. At the same time, we continued to keep our samples and observe the stability of the particles in 3 months to make sure that they didn’t oxidize in the environment. Chapter 5: Conclusions and future researches From the results, some conclusions were given and future researches will also be mentioned. vii
11. MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH CÁ NHÂN i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢ M ƠN iiii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv MỤC LỤC viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xii DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv PHẦN A: GIỚI THIỆU 1 1. Lý do chọn đề tài 2 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 2.1.Ý nghĩa khoa học 4 2.2. Thực tiễn của đề tài 4 3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 5 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5 4.1. Đối tượng nghiên cứu 5 4.2. Phạm vi nghiên cứu 5 5. Phương pháp nghiên cứu 6 PHẦN B: NỘI DUNG 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 8 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 8 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 8 1.1.1.1. Tổng quan về công nghệ nano 8 1.1.1.2. Tổng quan về công nghệ in phun 14 viii
12. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 17 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 17 1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 18 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1. Khái quát về bạc 19 2.1.1. Cấu trúc mạng tinh thể bạc: 19 2.1.2. Giới thiệu về hạt nano bạc 19 2.1.3. Tính chất vật lý: 20 2.1.4. Tính chất hóa học: 21 2.2. Các loại phương pháp chế tạo hạt nano bạc 21 2.2.1. Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại 21 2.2.1.1. Phương pháp từ dưới lên (bottum-up) 21 2.2.1.2. Phương pháp từ trên xuống(top-down) 21 2.2.2. Phương pháp chế tạo hạt nano bạc 22 2.2.2.1. Phương pháp khử hóa 22 2.2.2.2 Phương pháp sol-gel 24 2.2.2.3. Phương pháp ăn mòn laser 24 2.4. Cơ chế ổn định hạt 24 2.4.1 Dạng ổn định tĩnh điện 25 2.4.2 Dạng ổn định không gian 25 2.5 Một số phương pháp thực nghiệm dùng để khảo sát tính chất của hạt nano bạc 26 2.5.1. Sơ lược về quang phổ 26 2.5.1.1. Sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ 27 2.5.1.2 Định luật Lambert – Beer 29 2.5.1.3 Phổ 30 2.5.1.4 Đường cong hấp thụ và độ phân giải 30 2.5.2 Phương pháp phổ hồng ngoại ( IR ) 32 2.5.2.1 Các nguyên lý cơ bản của phổ hồng ngoại 32 2.5.2.2 Phân tích phổ hồng ngoại 33 ix
13. 2.5.3 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến ( UV-Vis) 33 2.5.3.1. Cơ sở lý thuyết 33 2.5.3.2. Phương pháp phân tích phổ tử ngoại – khả kiến 35 2.5.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 36 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM 37 3.1 Các vấn đề cần giải quyết 37 3.2 Các phương pháp giải quyết vấn đề 37 3.2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị phân tích mẫu 38 3.2.1.1. Hóa chất 38 3.2.1.2. Dụng cụ 38 3.2.1.3. Thiết bị phân tích 41 3.2.2 Thực hiện 48 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 4.1 Các kết quả đạt được. 55 4.1.1 Ảnh hưởng của PH 55 4.1.2 Ảnh hưởng giữa tỉ lệ thể tích chất khử TEA 56 4.1.3 Ảnh hưởng giữa tỉ lệ thể tích của [GLUCO] 57 4.1.4. Ảnh hưởng nồng độ [glucose] 60 4.1.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích muối bạc 63 4.1.6. Ảnh hưởng của dung môi 65 4.1.7. Thay đổi chất khử TEA bằng chất khử NaBH4 . 67 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 73 5.1. KẾT LUẬN 73 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 x
14. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐHQG TP.HCM : Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. IR : Infrared spectroscopy - Phổ hồng ngoại dùng để xác định cấu trúc phân tử của phân tử chất nghiên cứu TEM : Transmission Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử truyền qua UV-Vis : Ultraviolet-Visible spectroscopy - Phương pháp xác định phổ hấp thu ánh sáng của vật liệu trong vùng cực tím và khả kiến SEM : Scanning Electron Microscope – Kính hiển vi điện tử quét xi
15. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình a. Quy trình in phun (bên phải) so với quy trình chuẩn chế tạo vi linhkiện (bên trái) 3 Hinh 1.1 Phân bố kích thươc của các đối tượng khác nhau 12 Hình 2.1 Cấu trúc lập phương tâm mặt 19 Hình 2.2 Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại 22 Hình 2.3 Sự hình thành hạt nano kim loại bằng cách khử muối kim loại 23 Hình 2.4 Các mô hình ổn định hệ hạt. 26 Hình 2.5 Các trạng thái kích thích phân tử 29 Hình 2.6 Biểu đồ thể hiện mối liên quan giữa các mức năng lượng 34 Hình 2.7 Sự phân bố các mức năng lượng của các obital phân tử. 35 Hình 3.1 Cân điện tử TE214S (Sartorius) 39 Hình 3.2 Máy khuấy từ 39 Hình 3.3 Máy đo pH (CyberScan pH 510 Meter – EUTECH) 39 Hình 3.4 Máy quay ly tâm (High speed centrifuge – Rotina 38 – Hettick) 40 Hình 3.5 Quy trình ly tâm tạo hạt nano bạc 40 Hình 3.6 Máy đo phổ IR 41 Hình 3.7 Quy trình tạo mẫu KBr 42 Hình 3.8 Quy trình đo mẫu trên máy IR Tensor TM 37 43 Hình 3.9 Máy đo phổ UV-Vis 43 Hình 3.10 Quy trình đo máy UV-Vis Cary 100 44 Hình 3.11 Máy JEM 1400 45 Hình 3.12 Sơ đồ cấu tạo máy TEM 46 Hình 3.13 Kính hiển vi điện tử quét( SEM), Jeol 6480 LV 47 Hình 3.14 Quy trình thực hiện tạo dung dịch nano bạc dùng chất bảo vệ Glucose 48 Hình 3.15 Quá trình biến đổi màu dùng chất bảo vệ gluco chế tạo hạt nano bạc . 49 Hình 3.16 Quy trình thực hiện tạo dung dịch nano bạc dùng chất bảo vệ Glucose 53 Hình 3.17 Quy trình chế tạo hạt nano bạc bằng chất khử NaBH4 54 xii
16. Hình 4.1 Độ pH của 4 mẫu thay đổi từ 6-12 55 Hình 4.2 Quang phổ hấp thụ UV-vis các mẫu thay đổi tỉ lệ thể tích TEA. 56 Hình 4.3 Mẫu dung dịch nano bạc theo tên 57 Hình 4.4 Ảnh TEM của mẫu được tăng tỉ lệ thể tích glucose M4. 58 Hình 4.5 Quang phổ hấp thụ UV-vis theo mẫu 58 Hình 4.6 Quang phổ hấp thụ UV-vis mẫu có[Glucose]=20mM sau 1 ngày và sau 15 ngày chế tạo 60 Hình 4.7 Ảnh TEM của mẫu [Glucose]=20mM 61 Hình 4.8 Quang phổ hấp thụ UV-vis mẫu[Glucose]=25mM v[Glucose]=30mM 62 Hình 4.9 Ảnh TEM của mẫu M6 63 Hình 4.10 Quang phổ hấp thụ UV-vis mẫu M6 sau 1 ngày và sau 31 ngày chế tạo 64 Hình 4.11 Ảnh sem của mẫu M6 65 Hình 4.12 Kích thước hạt của mẫu M7 và mẫu M6 66 Hình 4.13 Phổ hấp thụ UV-VIS mẫu M8 68 Hình 4.14 Kích thước hạt mẫu M8 68 Hình 4.15 Quang phổ hấp thụ Mẫu M9 70 Hình 4.16 Kích thước hạt mẫu M9 71 Hình 4.17 Ảnh TEM Mẫu M9 71 xiii
17. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 : Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu 10 Bảng 1.2 : Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu 13 Bảng 2.1 : Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích. 20 xiv
18. PHẦN A : GIỚI THIỆU NỘI DUNG 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 4 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1
19. 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, công nghệ in phun đang được sự quan tâm nhiều bởi những ưu điểm của nó như: khả năng định dang nhanh, chính xác, in trực tiếp trên nhiều loại đế khác nhau. Đặc biệt ứng dụng nhiều trong ngành điện tử nhằm chế tạo các linh kiện điện tử, linh kiện vi hệ thống và vi linh kiện chủ động. Một vài ứng dụng hiện này của công nghệ in phun là dùng trong in bảo mật, in nhãn bảo vệ chống hàng nhái. Công nghệ in phun (Inkjet printing) là một kỹ thuật tân tiến cho phép sử dụng máy in văn phòng để in các văn bản, hình ảnh trên chất liệu giấy và các chất liệu khác. Kỹ thuật này có ưu điểm lớn nhất là ở khả năng phủ màng không cần mặt nạ (maskless). Một máy tính sẽ điểu khiển in từng chấm một dựa trên hình ảnh đã thiết kế (Hình a), bảo đảm nhanh chóng và giảm giá thành. Đây là một lý do quan trọng khiến cho phương pháp in phun có thể ứng dụng trong phòng thí nghiệm để phủ các loại vật liệu cảm quang, đặc biệt là vật liệu bán dẫn (polyme hoặc vô cơ) mà độ tinh khiết ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng. Một thách thức chính khi ứng dụng quy trình in phun vào sản xuất trực tiếp các thành phần điện tử là chế tạo mực in với các tính chất hóa lý thích hợp. Thành phần của mực đóng vai trò then chốt bởi vì nó quyết định khả năng phun mực, tính bám dính trên mặt đế, và độ phân giải đường và biên dạng, cơ chế của sự tạo thành tính dẫn điện. Để thỏa mãn các mục đích khác nhau của công nghệ in phun, mực in phải chứa các tiền chất và dung môi thích hợp. 2
20. Hình a. quy trình in phun (bên phải) so với quy trình chuẩn chế tạo vi linh kiện (bên trái) Mực in là vấn đề cốt yếu khi chúng ta sử dụng công nghệ in phun. Các nghiên cứu đã công nhận rộng rãi rằng hầu hết các hạn chế và lỗi sản phẩm đều liên quan đến dung dịch mực in. Nó phải đáp ứng các điều kiện liên quan đến quá trình phun mực, bao gồm những vấn đề thấm ướt bên trong đầu in, độ nhớt thường giới hạn trong phạm vi từ 8 đến 15 cP, áp suất hơi thấp. Nhưng điều này không nên làm thay đổi chức năng của mực in. Trong thực tế, bản chất mực là chất mang các phân tử hoặc đám phân tử tạo các chức năng cần có của lớp in. Ta có thể thấy rõ mực in trong đồ họa mang chất màu với chất bảo vệ chống lại ánh sáng hay những phân tử giúp kiểm soát sự lan truyền trên mặt. Đối với các loại mực dẫn điện thích hợp cho chế tạo các mạch vi cơ điện tử, các hạt nano được mang bởi mực tạo thành lớp cuối cùng cần đặc sau khi bay hơi dung môi. Lớp này sẽ cần phải trải qua một quá trình nung kết khối để được hợp nhất thành một màng liên tục. Để điều này xảy ra, các phân tử hữu cơ được thêm vào mực in để ổn định các hạt nano trong dung dịch không nên hình thành một lớp quá bền vững. Các phân tử này sẽ phải được loại bỏ 3
21. trong lúc sấy khô ở nhiệt độ thấp. Điều này là cần thiết để các hạt nano dẫn điện liên kết với nhau. Vì vậy, một công thức mực in là chìa khóa để chế tạo thành công các màng dẫn điện bằng phương pháp in phun. Chính bởi những lý do đó mà chúng tôi chọn đề tài nghên cứu tổng hợp hạt nano bạc để hướng đến ứng dụng trong mực in phun và chúng tôi cần tim ra quy trình tổng hợp hạt nano bạc càng nhỏ càng tốt với những lý do sau: giảm nhiệt độ nóng chảy của hạt nano bạc để ứng dụng in trên nhiều loại đế khác nhau và kích thước hạt nano bạc càng nhỏ sẽ làm giảm tắt nghẽn các đầu phun trên máy in phun. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Nghiên cứu hạt kim loại có kích thước nano mét có ý nghĩa cả về lý thuyết lẫn thực tiễn, đã và đang thu hút sự quan tâm chú ý của nhiều nhà nghiên cứu. Đặc biệt, nghiên cứu hạt nano bạc để chế tạo mực in đang là xu hướng mới được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Vì vậy, mục đích chính của luận văn là nghiên cứu chế tạo hạt nano bạc có kích thước nano mét và không bị kết tụ. 2.1. Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc có kích thước nm. - Như đã biết, các hạt kích cỡ nano được khống chế bởi hai cơ chế: hình thành hạt nhân và phát triển. Mục đích của việc chế tạo hạt nano bạc là giữ các hạt ở kích cỡ nhỏ, không bị kết tụ và tránh cho hạt bạc không bị oxi hóa. Quá trình này được thực hiện dựa vào việc điều chỉnh thành phần dung dịch phản ứng, nồng độ các chất tham gia phản ứng, tốc độ khuấy, lọc tách dung dịch, thời gian phản ứng . được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài. 2.2. Thực tiễn của đề tài - Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc hướng đến ứng dụng chế tạo mực in phun. - Tổng hợp hạt nano bạc có kích thước phù hợp với đầu phun của máy in phun Dimatix Materials Printer DMP series 2100 hiện có ở phòng thí nghiệm công nghệ nano thuộc đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. - Tổng hợp hạt nano bạc ở nhiều kích thước khác nhau nhằm ứng dụng trong mực in để in trên nhiều loại đế. 4