2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative green printed electronics
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17H02761
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
酒井 正俊 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60332219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 一浩 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (10195456)
岡田 悠悟 千葉大学, 先進科学センター, 特任助教 (50756062)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プリンテッドエレクトロニクス / フレキシブルエレクトロニクス / 有機エレクトロニクス / 電子写真 / デジタルダイレクトプリント / 金属ナノ粒子 / 静電転写 / トナーマーキング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度はAg粒子をはじめとする導体粒子のうち、Ag、Ag＋グラフェン複合粒子、Ag＋Ni複合粒子による高精細パターニングを行った。このうち、Ag＋グラフェン複合粒子については、Ag同士、グラフェン同士の凝集効果が非常に大きいため、有効な複合粒子化が困難であった。昨年よりも改良を加えたAg単体の粉砕と2成分トナーパターニングにより、従来よりも一段と高精細なパターンを、より高コントラストで形成可能となった。2成分トナーパターニングにおいては、パターニング原理としてこれまで想定していた静電誘導だけではなく、キャリアとの摩擦帯電が支配的であることを示す予想外の結果が得られており、帯電付与過程の物理という視点から新たな課題が得られた。一方、Agトナーの流動性を高めて粒状性の向上をねらったAg+Ni複合粒子についても、2成分現像において従来よりも格段に高精細、高粒状性、均一なプリント結果を得ることができた。Ag＋Ni複合粒子について、安息角の測定により流動性の向上を確かめ、そのうえ、SEM-EDXの観測を行うことによってAgトナーの表面にNiナノ粒子がとりこまれている様子を確認した。Ag+Ni複合粒子については、Ag粒径の細粒化およびNi比率の調整により、これまでのAgトナーよりも一段と細粒のトナーを作製することができ、均一かつ高精細なトナー型プリンテッド技術を一段と進行させることに成功した。Ag、Niともにナノ細粒化した複合粒子は、それ自身が磁性を持ちながら高導電性のAgナノトナーを主成分とすることによって、液体トナーのような超高精細プリンテッドトナーへと発展が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
導体粒子の電子写真式印刷をサブミリメートルスケールでできるようになり、コントラストや粒状性も格段に向上している。粒子の流動性向上により、細粒化が実現できるようになったため、より一層の高精細化が期待できる段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては、（１）ドキュメントクラス(20μm)の解像度を超えてエレクトロニクスグレードの5μmの解像度を目指した磁性流体導電性トナーの開発を行う。（２）回路への応用という視点からは、膜厚の制御性向上と、コントラストの向上と、パターニング後の金属薄膜化が必須である。これを達成する。
（１）磁性流体トナーについては、Agナノ粒子とNiナノ粒子の配合比を考慮して、高導電性Agナノ粒子を主成分としながら磁性体であるような磁性流体トナーを開発し、プリンテッドエレクトロニクスにおける有効性を検討する。産業用トナー印刷においても、ハイエンドなトナー型印刷として液体トナーによる高精細印刷が知られている。ナノメートル級のトナー粒子を溶媒に分散させたものであるが、溶媒の使用量が多いため、ハイエンド印刷にしか用いられなくなった。これを磁性ナノ粒子による流体で実現する。
（２）膜厚制御性、コントラスト向上、金属薄膜化は、これまでの高精細パターニングに引き続いて、トナー型プリンテッドエレクトロニクスを完成させるのに欠かせない要素である。膜厚制御は帯電量の制御、コントラスト向上は基板表面の前処理、金属薄膜化は超音波焼結により検討していく。超音波焼結については、すでに行った予備試験により、粉体が金属膜に変化することが確認されており、導電性もバルクAgの数分の一程度であることが分かっている。これを産業応用により近い技術として完成度の向上を図る。
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Research Products
(10 results)
