中国粉体网讯 近年来随着电子信息产业的迅猛发展，拓宽了由贵金属粉体制成的浆料在电子元器件中的应用。其中，因具有优异的导电和导热性而成为导体电子浆料的重要导电功能材料——银粉的需求量也在不断地增加。
目前，银粉按粒子维度分为一维、二维、三维微纳米粒子，主要有球状、片状、树枝状等几种典型的形状。相比其他形貌的银粉，片状银粉作为导电填料在形成导电通路时，因其颗粒间为线接触或面接触，相较球状银粉的点接触，片状银粉具有相对较低的电阻；同时，片状银粉的比表面积相对球状银粉较大，表面活化能比球状或类球状银粉低，所以其氧化度和氧化趋势较低；另外，片状银粉具有较宽的挠度范围和抗折裂伸张特性，可大大提高电子元件的可靠性。
由于片状结构银粉的以上优点使其制备高导低温银浆涂层时性能优良，并且其具有银的白色光泽，因此被广泛应用于各种电子元器件中，如碳膜电位器端头、薄膜开关、滤波器、太阳能电池电极等。片状银粉不仅可以作为导电功能材料，还因为具有显著的尺寸效应与形状敏感的表面等离子体波带，在光学、催化及生物标记等方面同样具有很好的应用前景。
由于银粉的结构性能很大程度决定电子元件电性能的优劣，因此，随着电子产品趋向微型化、集成化、智能化，对银粉的性能要求也越来越高。片状银粉的颗粒度和厚薄、粒径分布等物理性能对银浆电性能有着重要的影响。
当片状银粉粒径减小到微米级以下(粒径<1μm)时，其电导率按δ∝D3的规律下降，特别是当尺寸减小到纳米级时，电导率急剧降低。此外，纳米级银片自身还不易沉淀和收集。相比之下，当片状银粉的粒径为亚微米或微米尺度时，其形貌为光亮的片状，对电子电路的均匀性、平整度等印刷效果有明显改善，并可节约银粉用量30%~50%。但如果片状银粉的粒径过大，则将失去纳微米粒子所具备的独特物理化学性质。
因此，超细片状银粉的制备和性能研究现已成为纳微米化学领域研究的热点之一，超细片状银粉通常是指一维厚度小于100nm，片径为0.1~5.0μm的银粉，与普通的大颗粒银粉相比，可呈现出许多特有的物理化学性质。
目前，超细片状银粉的制备方法主要有以下几种。
机械球磨法
机械球磨法制备超细片状银粉的步骤一般是将球状、类球状或树枝状的银粉颗粒，经过机械球磨使金属银粉末反复变形、断裂、焊合，原子之间相互扩散形成片状银粉。通过改变球磨的具体工艺参数，包括球磨时间、球磨机转速、磨球的级配、磨球的大小选择、填充系数、球料比、助磨剂的种类及添加量等可制备出不同粒度、具有不同性能的片状银粉。
目前机械球磨法制备的片状银粉粒径一般为微米级，银粉色泽光亮、密度大、机械性能好、比表面积大；但球磨过程中影响因素多，不同工艺、不同生产者或同一工艺同一生产者生产的不同批次的片状银粉，在技术指标控制上很难实现一致。另外，在球磨的过程中容易带入杂质，影响银粉的纯度，同时还会产生硬化，不易达到要求的细度，并且能耗高。但是该方法产率高，成本相对较低，因此仍是生产超细片状银粉的主要方法之一。
化学还原法
化学还原法是指在液相、固相或气相条件下，用还原剂还原银的前驱体化合物而制备银粉的一类方法。在银粒子沉淀的过程中，采用如光辐射、加入其他辅助化学品等手段以获得片状形貌的银粉。化学还原法因其方法简单、设备要求相对较低，成为众多实验室研究的重点。
光诱导法
直接采用不同的光源进行照射即可得到不同形貌的非球形银粒子，整个光诱导过程可以分为诱导、生长和成熟3个阶段。采用光诱导法制备超细片状银粉，具有工艺和设备简单、产品不易被污染等优点，是替代现行球磨法的可选方法之一。但该方法由于操作条件难以控制，制备的片状银粉的粒径不统一，且反应时间长，因此，对电子浆料及电子元器件的性能有何影响尚待进一步探索。迄今为止，利用该方法制备超细片状银粉的研究报道相对较少。
模板法
模板法是利用模板剂在溶液中自组装形成的特殊结构，使有机物在晶核的某个晶面上进行选择性分子吸附，降低晶面的表面能，使其择向生长，进而生成非球形结构，具体包括硬模板法、软模板法以及生物模板法等。
硬模板法在制备微纳米结构方面有着强限域作用，能够严格控制材料的大小和尺寸。但是合成的后处理比较麻烦，往往需要用强酸、强碱或有机溶剂除去模板，这不仅增加工艺流程，而且容易破坏模板内的微纳米结构。
生物模板法需要特定的细菌或生物材料，操作复杂，控制难度高且反应过程比较缓慢。除此之外，所得非球形粒子往往是作为球形粒子的副产物而存在，方法本身的偶然性、不确定性较大且产率较低，因此目前尚难以在工业生产中得到直接应用。
软模板法通过化学作用控制纳米颗粒的形貌、大小和取向，通常使用各种类型的表面活性剂、微乳液、高分子的自组织结构等，相较于其他2种，软模板容易移除。常用的表面活性剂有PVP（聚乙烯吡咯烷酮）、PVA（聚乙烯醇）、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）、PEG（聚乙二醇）、柠檬酸钠、明胶、阿拉伯树胶粉等。
模板法是通过模板剂的诱导，使银原子沿着（111）晶面生长，从而生成片状银粉的方法。目前，模板法可以制备不同粒径的片状银粉，从纳米到微米级，银粉形状各异，有不规则的薄片状，也有较规则的六边形银粉。模板法成本低，反应条件容易精确控制，设备易实现，且与机械球磨法相比，一步合成片状银粉比较高效，有望取代机械球磨法成为生产片状银粉的主要方法之一。但仍需解决提高反应浓度所带来形貌和分散性变差的问题，从而提高产率。
小结
超细片状银粉的制备研究已经取得诸多成果，但有些关键问题仍待探索，如化学还原法中在提高银粒子浓度的同时如何保证产物形貌和尺寸的均一性和分散性；产物的表面改性和内在机理研究；机械球磨法中球磨工艺的稳定控制、杂质的消除以及球磨过程的理论模拟研究等。
随着电子产品微型化、集成化、智能化趋势的迅猛发展，超细片银填充导电浆必将拥有更为广阔的应用前景。这对研究者来说既是挑战又是机遇。总之，超细片状银粉的制备技术与工艺研究对促进新一代电子浆料的整个工艺、技术、材料和设备等的发展具有极其重要的意义。
参考来源：
[1]冯清福等：超细片状银粉的制备技术研究进展，稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室
[2]尹超等：片状银粉制备方法的研究进展，长春黄金研究院有限公司
（中国粉体网编辑整理/平安）
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