金属聚合物复合胶体制备研究+文献综述(3)
① 混合原料，所述原料包含非金属的金属前体纳米粉末
② 将原料制成独立、无支撑的形状，制得具有特定几何形状的非金属制件
③ 用还原剂将非金属制件化学转化成金属制件，同时基本保持非金属制件的几何形状
④ 在500—1450℃烧结所述金属制件，形成更致密的金属制件，同时基本保持非金属制件的几何形状。
美国专利No.5147446(Pechnik等)公开了使用高压和低温由纳米级粒子制造致密压制品的方法，其中，烧结步骤在1000—1500℃的温度范围进行。如此高的温度使得很多被涂布表面发生物理化学性能的改变，带来了一系列的后续问题。
美国专利No.6395214(Kear等)公开了另一种途径，并提出了在各低温下施加很高压力来制造纳米晶体陶瓷制作的方法。因此，其方法包括步骤：
① 合成具有亚稳结构的疏松团聚的陶瓷纳米粉末；
② 将陶瓷粉末形成压坯，
③ 然后在不大于陶瓷纳米粉末熔融温度约0.6倍的温度下，在3—5.5GPa的压力下烧结所述陶瓷纳米粉末的压培，形成所述纳米晶体制件。但是其对压力的要求也是颇高，设备要求高[2]。因此，重要的工业需求是一种在环境压力和各低温下烧结的纳米导电颗粒，尤其是应用于导电油墨的金属聚合物复合胶体胶体是有很大的意义的。
1.2 导电油墨的作用机理[3]
1.2.1 渗流作用
在导电填料填充的涂层中，只有当导电填料的填充量大于某一特定值时才有电流流经的通道，涂层才具有导电性，此特定值称为渗流临界值。而导电粒子相互接触所产生的用叫做渗流作用，在低温固化银系导电油墨中就是指当银粉的填充量达到某一特定值时，银粒子相互接触而产生的导电现象。
1.2.2 隧道效应
当导电粒子之间的非导电层小于 l0nm时，在电场作用下，电子越过很低的势垒而流动的现象称为隧道效应⋯，在低温固化银系导电油墨中可以解释为当聚合物颗粒之间小于10 nm时，由于银的导电，而产生了隧道效应。
1.2.3 场致发射原理
导电涂层的导电不仅靠导电粒子的接触导电，还由于热振动或内部电场作用使导电粒子间迁移形成电流。在低导电填料含量，低外加电压下，导电粒子的间距较大，形成链状导电通道的几率较小，此时隧道效应起主要作用；在低导电填料含量，高外加电压下，此时导电粒子间的内部电场很强，电子将有很大的几率飞跃树脂界面层跃迁到相邻导电粒子上产生电流，即场致发射机理起主要作用。
1.2.4 复合导电油墨的导电机理[4]
关于填充型复合油墨的导电机理，目前仍然是材料理论研究中的一个课题．在许多方面还有待完善，较成熟理论主要有2个，即宏观的渗流理论(导电通道学说)和微观的量子力学隧道效应。渗流理论即宏观的导电通道学说认为，材料的导电是通过导电的填料粒子间相互接触，形成导电通路而使油墨具有导电性。油墨干燥固化前，材料中的导电填料颗粒处于独立分散状态，颗粒之间接触不稳定，因而不具有导电性能；油墨干燥固化后，由于溶剂的挥发和连结剂的固化引起油墨体积收缩，导电粒子间形成如Flory凝胶的无限网链结构，从而使材料呈现导电性。应用渗流理论能够很好地解释导电胶的导电性能随着体系内导电粒子数量的增加，体系电阻值减小的现象，以及渗流阀值的存在。但是，对于金属一聚合物类导电油墨，体系内纳米导电颗粒的完全接触是一种理想状态，实际上纳米导电颗粒之间必然存在非导体聚合物。该理论不能说明该聚合物层的种类、厚度等对油墨电学性能的影响。微观的量子力学隧道效应理论认为，材料的导电性能不是通过导电填充粒子间的接触产生，而是在电场的作用下，相距很近粒子上的电子通过热振动越过粒子间隙势垒，形成电子通道使材料呈现导电性能。隧道效应的理论基础是量子力学口⋯，其能够合理地解释聚合物基体与导电填料呈海岛结构复合体系的导电行为，并与许多复合体系的实验数据相符。如果引进场发射效应，用微观隧道效应理论还可以解释复合材料导电性能的非欧姆特性。根据隧道效应理论，材料导电性能的决定因素是粒子之间的间隙宽度，当材料的种类与测试条件相同时，其电导率应该与间隙宽度呈线性关系，而通过实验数据模拟的方程皆为非线性的。另外。隧道效应理论也没有对纳米导电颗粒的几何尺寸变化以及颗粒大小与间隙宽度的相对比例对材料导电性能的影响进行分析。假设纳米导电颗粒连续网络分布与全部分离状态都属于理想状态，在实际材料中，导电回路的形成是2种理想状态相互结合形成的，即填充型导电油墨导电情况可分为3种：(1)一部分导电粒子呈完全连续地相互接触形成导电通道；(2)一部分导电粒子不完全连续接触，相距很近而未直接接触的导电粒子之间由于隧道效应形成电流通路；(3)一部分导电粒子完全不连续，导电粒子问的隔离层较厚，是电的绝缘层。导电机理可用图1的模型来表示。图1分别为连续、部分连续、不连续导电通路和等效电路示意图。