新的銅基材料可用于替代下一代和印刷電子產品中更昂貴的貴金屬，如銀和金。日本的研究人員已經開發出一種技術，將銅基金屬轉變為可以模仿貴金屬(如金和銀)特性的材料，為物聯網(IoT)制造下一代電子設備的成本降低鋪平了道路。他們說，東北大學的研究人員和東京三井礦業冶煉有限公司的合作成功地合成了銅納米粒子，這種銅納米粒子可以在比以前更低的溫度下凝固，同時保持純凈。

由東北大學先進材料多學科研究所副教授Kiyoshi Kanie領導的團隊通過改變納米粒子的結構使其更穩定，因此在低溫下不易降解而實現了這一目標。他說，這一直是使用銅來制造電路的問題，這在生產成本方面比貴金屬便宜得多。

具體而言，研究人員通過在室溫下在空氣中用含水肼溶液還原銅 - 次氮基三乙酸絡合物的水溶液來實現其目標。然后，他們使用金屬絲網掩模和在200攝氏度的氮氣氛下無壓燒結工藝將所得的銅基納米乳劑印刷到玻璃基板上30分鐘。他們在寫論文在他們的工作自然雜志科學報告。

需求中的可穿戴設備

隨著物聯網(IoT)的出現，對可支持持續通信的可穿戴，靈活且纖薄的電子設備的需求量很大。這些設備的一些組件 - 例如在它們之間發送和接收信號的天線 - 需要昂貴的金和銀基金屬復合材料。

迄今為止，用于制備銅納米顆粒代替這些金屬的現有技術導致雜質附著在材料上，只能在高溫下除去，使得納米顆粒在室溫下不穩定，Kanie說。他說，這是在電子設備中創造更具成本效益的黃金和白銀零件替代品的障礙之一。

“銅在制備電路時一直是一種極具吸引力的替代材料，”Kanie承認道，“使用銅的最重要部分是改變它，使其在低溫下固化。到目前為止，這很難，因為銅很容易與之相互作用空氣中的水分會降解，變成不穩定的納米粒子。“

研究人員現在已經通過改變銅材料中碳的結構來解決這個問題，以“成功克服這種不穩定性問題，”他說。

該團隊計劃將他們開發的銅材料的使用范圍擴大到傳統電子制造業的使用范圍，擴展到印刷電子領域，該領域使用更環保的生產工藝，減少材料浪費。

“我們的方法有效地創造了基于銅納米粒子的材料，可以用于各種類型的按需柔性和可穿戴設備，這些設備可以通過印刷工藝以極低的成本輕松制造。