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導電銀漿的流變學及流變特性表征

發布時間:2023-09-05
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銀漿從銀漿罐中到終印刷在承印物上成膜的性狀變化頗為復雜,其實質是力對漿料的作用。與力對固體材料作用的響應不同,由于銀漿是由粘結劑、導電填料、溶劑和添加劑組成的一種高粘度多相懸浮分散體系,在剪切力作用下呈現出更為復雜的流動規律及結構形態的改變,其性質具有明顯的時間依賴性,需用流變學基本理念分析其流變特性,并建立相應流變特性的正確測試方法。

 

1.流變學基本概念

銀漿具有粘彈性屬性,在力作用下產生流動和變形。經典力學認為,流動和變形是兩個范疇的概念,流動屬于液體的屬性,而變形則為固體的屬性。液體在流動時表現出粘性行為,發生的是永變形,形變不可恢復且形變過程伴隨有能量的損耗;固體材料在發生彈性變形時,其產生的彈性應變在外力撤銷后能夠恢復,且伴隨有能量的貯存,形變恢復時還原能量。流變學研究的材料性質介于液體和固體之間,既具有一定的彈性也具有一定的粘性,即所謂粘彈性。也可以說,流變學是一門研究在外力作用下物體變形和流動的科學 。


2.平行板模型 、剪切應力與剪切速率

平行板模型有助于理解剪切應力(τ)、剪切速率(γ?)和粘度(η)的定義,平行板模型如圖所示。圖中剪切應力τ是指在單位液層面積上所需施加的使液層間產生相對運動的力,單位為N/m 2 ,即Pa。在剪切力作用下,各液層間相對運動,但各層間的速度不同,所形成的速度梯度即為剪切速率γ?。表達式為:式中,F為液層受力,N;A為液層面積,m2 ;v 為流速,m/s;y為液層間的間隙高度,m。


3.粘度

粘度η描述的是流體抵抗剪切力引發的流動的能力,反映了液體發生流動時內摩擦力的大小,粘度的數值為剪切應力與剪切速率的比值,如式(3)所示,其單位為Pa·s。


4.粘度曲線及流動曲線

表征流體流變特性的3個主要參量是剪切應力(τ)、剪切速率(γ?)及粘度(η)。剪切速率與粘度之間的關系曲線稱為粘度曲線;剪切速率與剪切應力之間的關系曲線則稱為流動曲線。粘度曲線和流動曲線給出了漿料流變特性的基本信息。值得注意的是,漿料的粘度不是直接測出的,而是由剪切速率和應力換算得到。流體的粘度越大,表示流體的流動性越差,或者說流動的阻力越大。


上海保圣RH-30流變儀可以很好的表征導電銀漿的流變特性,流變性質主要有粘度特性、流動特性、剪切屈服應力、拉伸屈服應力及斷裂應變、觸變性及粘彈性等。綜合考量并獲得合適的流變學性質方能使漿料具有良好的絲網印刷特性。對于漿料而言,流變的實質是粘彈性的漿料在不同性質力的作用下其結構的破壞與恢復的特性。