Текст научной работы на тему «Нанесение Серебряного покрытия методом струйной печати»
Нанесение серебряного покрытия методом струйной печати
аспирантка кафедры химии
Московского государственного университета печати имени Ивана Федорова
Технология струйной печати в настоящее время призвана решать самые разнообразные задачи, в том числе и такие, как печать различных компонентов электроники. Использование функциональных возможностей струйной печати чрезвычайно широко и, соответственно, предполагает использование материалов разного внешнего вида, свойств и возможностей воспроизведения изображения.
Потенциал струйной печати в этой области очень велик, но проблема до настоящего времени состояла в том, чтобы создать возможности печати при малом удельном объемном сопротивлении и при очень низкой вязкости, требуемых для струйной печати материалов. Поэтому непосредственная печать металлов из водного раствора имеет приоритетное значение для струйной печати электронных компонентов; а создание жидких чернил, позволяющих на заключительном этапе цифровой печати образца электронного компонента нанести на подложку металл, решило бы многие проблемы, возникающие в этой области.
Печать методом шелкографией серебро и золото
Наиболее интересна альтернатива внесения металла непосредственно на подложку, используя подающее устройство для текучей (жидкой) среды как в струйном принтере, методом последовательной печати двух текучих сред, которые реагируют с образованием интересующего материала. Этот метод может быть реализован с использованием раздельных печатных головок. Таким образом, используется многократная пошаговая печать для внесения различных реагентных растворов, которые взаимодействуют с образованием твердого продукта. Главное преимущество этой техники — то, что реактивы могут быть готовы в растворимой форме, и составлены в пригодные для печатания чернила, которые способны легко пройти через любой механизм печати. Твердый продукт формируется либо в процессе печати при переходе на положку, либо непосредственно на напечатанной поверхности. Кро-
ме того, эта технология позволяет изготовителям внедрить различные материалы, удобные для многофунциональных печатных головок, способных участвовать в широком диапазоне возможных реакций, например, для формирования покрытия, состоящего из последовательных отличных друг от друга слоев.
При таком подходе возможно применение водных растворов соли металла и восстановителя, которые при помощи струйной печати могут быть нанесены последовательно на подложку, на поверхности которой путем химического восстановления металлические катионы преобразовывались в металлические частицы [1].
Для струйного нанесения в качестве восстановителя была выбрана в связи с ее доступностью аскорбиновая кислота, в качестве соли металла использовался нитрат серебра, поскольку основное требование к продукту реакции — хорошая электропроводность. Оптимальная концентрация, как показал эксперимент, для AgNO3 составила 64% (масс.), для аскорбиновой кислоты — 40% (масс.)
Очень РЕДКАЯ НАХОДКА, монеты, серебро и СТАРИННАЯ ПЕЧАТЬ!
Поскольку использовались водные растворы окислителя и восстановителя, то для достижения требуемых реологических параметров требовалось вспомогательное вещество, позволяющее увеличить вязкость, не вступая при этом в химическое взаимодействие с реагентами, и по окончании цикла печати легко удаляющееся с поверхности образца. В качестве такового был выбран поливиниловый спирт (ПВС). Раствор для печати, содержащий ПВС в концентрации 10 мг/мл обладает вязкостью 2,75 мПа/с (сПз) (измерено на приборе Ребиндера) и поверхностным натяжением 65,88 мДж/м2 (измерено на приборе Рей-нолдса), что вполне отвечает требованиям к чернилам для струйной печати. Содержание реагентов в растворе практически не влияет на его реологические параметры.
Печать проводилась на струйном пьезоэлектрическом принтере Epson Stulys C91 с комплектом сменных картриджей на бумаге и на диапозитивной пленке, на основе полиэстера. Печать окислителя и восстановителя проводилась поочередно. Между печатью окислителя и восстановителя проводилась промывка картриджей и всей печатной системы принтера и тщательная их сушка. По окончании цикла печати проводилась мягкая промывка образца для удаления непрореагиро-вавших частиц и инертных добавок и последующая его сушка. Для более однородной поверхности восстановленного металла и увеличения толщины осажденного слоя проводилось несколько аналогичных циклов печати.
Оценка электропроводности напечатанных образцов проводилась четырехконтактным методом, который позволяет исключить контактные разности потенциалов на границе электрод/измеряемый образец и получить неискаженные истинные значения электрических ха-
рактеристик образцов. Снятие линейной зависимости силы подаваемого тока от полученного напряжения позволяет оценить удельное сопротивление образца. Для обработки результатов использовалась следующая зависимость:
где р — удельное сопротивление в Ом-м; 5 — расстояние между контактами; Д V — разность потенциалов, замеренная на внутренних контактах в вольтах; I — сила подаваемого на внешние контакты тока в амперах; F1 — табличный коэффициент, учитывающий зависимость удельного сопротивления образца от толщины [2].
Вольт-амперные характеристики образца восстановленного серебра
1.20Е-01 1.00Е-01 8.00Е-02 6.00Е-02 4.00Е-02 2.00Е-02 0,00Е+00
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики образца серебра, нанесенного методом струйной печати
Вольт-амперные характеристики образца с осажденным серебром представлены на графике.
При толщине образца 18 мкм (измерено микрометром) расчетное удельное сопротивление составило 9,0-10-4 Ом-м, а удельная проводимость — 1,1-103 См/м.
Установлено, что толщина образцов как таковая не оказывает существенного влияния на электропроводность образцов. Зато последовательность нанесения слоев окислителя и восстановителя показала, что наилучшие электропроводные характеристики наблюдаются у образцов, для которых последовательность нанесения реагентов была следующая: 2 слоя AgNO3, 1 слой аскорбиновой кислоты, 2 слоя AgNO3, 2 слоя аскорбиновой кислоты.
Удельное сопротивление, полученное на образцах методом струйной печати вполне сопоставимо с удельными сопротивлениями традиционно использующихся объемных проводников.
Удельные сопротивления проводящих материалов
Уд. сопротивление образца (Ом м) Уд. сопротивление серебра (Ом м) Уд. сопротивление меди (Ом м) Уд. сопротивление алюминия (Ом м) Уд. сопротивление графита (Ом м)
9,0 х 10-4 1,6 X 10-8 1,72 х 10-8 2,7 х 10-8 0,8 х 10-5
Образцы серебра, нанесенные с помощью струйной печати, были исследованы на оптическом микроскопе (рис. 2).
Рис. 2. Фото серебра, осажденного струйной печатью: а — на бумаге; б — на диапозитивной пленке, сделанные на оптическом микроскопе с увеличением в 300 раз
На рис. 2, а видны волокна бумаги и распределенные между ними частицы металлического серебра, более темным цветом обозначены неудаленные примеси. В случае диапозитивной пленки, обладающей более гладкой поверхностью, с которой легче смывались непроре-агировавшие частицы и примеси, темным цветом обозначены более толстые слои восстановленного серебра, светлым — участки, меньшие по толщине. Такая градация происходит из-за неравномерного распределения восстановленных частиц серебра.
Произвольные изображения, полученные струйным методом путем восстановления металлического серебра при поочередном нанесении нитрата серебра и аскорбиновой кислоты, представлены на рис. 3.
Рис. 3. Фотографии произвольных изображений, нанесенных на бумагу и диапозитивную пленку осажденным серебром с помощью струйного принтера Epson Stylus C91
На представленном изображении видно, что серебром покрыта достаточно большая площадь подложки, покрытие равномерное. Небольшой разброс по толщине (на фотографии цвет запечатанной области меняется от светло-серого до темно-серого) возникает из-за неравномерного распределения восстановленных металлических частиц серебра. Качественно оценить наличие проводимости можно обычным омметром.
Выбранные в качестве реагентов нитрат серебра и аскорбиновая кислота успешно справились с задачей по осаждению частиц металлического серебра. Для использования предложенного метода при решении различных прикладных задач необходимо продолжить работу по поиску подходящих реагентов с аналогичными свойствами.
Проблематичным оказалось струйное осаждение на гидрофобных подложках, таких как полиэстерная пленка, т. к. недостаточное растекание капельки и недостаточно эффективное формирование пленки прежде осаждения частицы, препятствовало созданию непрерывного проводящего слоя.
Струйная печать может обеспечить селективный метод дозирования количеств каждого реагента, позволяет наносить реагенты в необходимой последовательности и оптимизировать количество нанесенных слоев.
Предложенный метод может быть использован для нанесения проводящих дорожек в таких приложениях, как антенны для различных устройств типа мобильного телефона или радиочастоты идентифицирующейся (RFID) признаком. Также возможно использовать струйную печать как альтернативу методу трафаретной печати для эффективного нанесения серебра для построения Ag|AgCl электрода для целей электрохимии или биосенсорики [1].
Таким образом, дальнейший потенциал струйной печати в области нанесения металлических покрытий в электронике будет возрастать с началом использования более подходящих устройств печати с более высоким разрешением и продолжения дальнейшей работы по подбору реагентов и подложек.
1. Bidoki S. M, LewisD. M, ClarkM, VakorovA, Miliner P. A., McGorman D. Ink-jet fabrication of electronic components // Journal Of Micromechanics And Microengineering. — 2007. — № 17. — Р. 967-974.
2. Robert A. Weller. An algorithm for computing linear four-point probe thickness correction factors// Review Of Scientific Instruments. -2001. — V. 72. — № 9. — P. 3580-3586.
Источник: cyberleninka.ru
Узнал, что означают инициалы на серебряных ложках и почему они стоят так дорого.
Перебирая посуду на кухне семейной квартиры, я обнаружил весьма незаурядную, совершенно обычную на первый взгляд, старую ложку. При детальном ее рассмотрении и с помощью народных способов определил, что ложка выполнена из качественного столового серебра высокой пробы.
По внешним признакам и общему стилю исполнения, данный столовый прибор напоминал популярные изделия советских времен. В связи с чем, я пришел к выводу, что датой изготовления данного прибора является начало 1970-80г. Изделия этих времен, в особенности, если они изготовлены из качественных драгоценных металлов, сегодня стоят вполне неплохих денег. Поэтому, недолго раздумывая, я принял решение о продаже данной серебряной ложки, которой мы практически не пользовались.
На барахолке за такой раритет мне предложили внушительные 1500р рублей, что для советской посуды из неполного комплекта вполне не мало. Подробно я писал об этом в статье ( Нашел советскую ложку с очень странным клеймом ), где детально описал все этапы проверки столового прибора из серебра, а также указал, как при помощи простых тестов можно отличить советское изделие от современного.
Однако, проводя осмотр серебряного прибора, я, к моему большому сожалению, упустил один маленький нюанс, кардинально влияющий на цену старой серебряной ложки и полностью раскрывающий историю ее происхождения.
«печать» которую я принял за советскую пробу или клеймо.
Поскольку серебряных ложек на моей кухне, было найдено две. То по пробе серебра на одной из них я предположил, что оба изделия были произведены во времена Советского Союза. Истина же обнаружилась после публикации материала, под которым один из подписчиков канала указал на тонкое отличие серебряной ложки с очень странным «клеймом».
Как оказалось, вензель на ее черенке был не просто кустарной гравировкой (как подумал я изначально), а признаком принадлежности ложки к фамильным изделия семьи царских времен.
Дело все в том, что подобные гравировки ставились на серебряные кухонные принадлежности во времена Царской России. Позволить себе такие столовые приборы могли лишь семьи с очень высоким достатком.
Вензель с инициалами, который кардинально меняет предположение о происхождении серебряной ложки.
Сам вензель содержал инициалы первых букв фамилии и имени семьи, для которой изготавливался столовый набор. По другой же теории, эти инициалы означают фабриканта, изготовившего данный продукт.
К примеру инициалы GP по мнению знатоков производителя Galvanoplated 1830г.
Примеры вензелей
А при условии, что до 1920г изготовление изделий из драгоценных металлов было сильно ограничено законодательством, то позволить себе подобные аксессуары могли лишь приближенные к руководству страны люди.
Предположительно, возраст моей серебряной ложки составлял порядка 150-200 лет. А вензель на черенке означал фамильный дом, для которого она была изготовлена. Расцвет популярности именных (фамильных) вензелей пришелся на середину 18 века.
Стоимость серебряных ложек с подобными «гравировками» в несколько раз выше, стоимости даже самых востребованных столовых приборов Советского периода. В среднем за такие подлинные изделия из серебра предлагают от 3500 до 8000 рулей.
Источник: dzen.ru
Какое серебро богаче? Сравнение тиснения, шелкографии, фольгирования и офсетной печати серебряным пантоном
Один из беспроигрышных способов добавить полиграфической продукции лоска и эксклюзивности — использование декоративного серебра для отделки некоторых элементов продукции (например, логотипа). Но добиться эффекта серебряной поверхности можно разными способами.