中国粉体网讯 银粉主要有球状、片状、树枝状等几种典型的形状。其中，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。因此，片状银粉在微电子技术、柔性显示技术、光伏产业等诸多领域都有广泛的应用。
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片状银粉制备方法
目前，片状银粉的制备方法有机械球磨法、模板法、化学还原法、光诱导法等。
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1 机械球磨法
机械球磨法制备片状银粉通常是以AgNO3或Ag2O为银源，在添加剂或分散剂的保护作用下采用化学沉淀法利用还原剂将其还原为不同粒径的球形银颗粒，再通过控制球料比、球磨助剂、固液比、球磨时间等参数采用机械球磨法将球形银颗粒球磨得到片状银粉。球磨过程实际是通过磨球在罐体内运动，从罐体最高点落下时对处于罐体下方的球形银粉施加的“打、砸”作用使球形银粉变形成为片状银粉。
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；产率高，成本相对较低，是目前生产超细片状银粉的主要方法之一。但机械球磨法在生产银粉过程中也存在一些无法避免的不足之处：球磨工艺重现性差，易造成银粉产品批次质量不稳定；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。
2 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，相较于其他两种，软模板容易移除。
模板法对于制备特殊形貌的纳米材料有着工艺简单、反应重现性好、易于控制等优点，但这一方法仅在制备纳米银片方面效果较好，对于片径较大的微米级别银片的制备仍有很多问题需要解决。
3 化学还原法
化学还原法是指在液相、固相或气相条件下，用还原剂还原银的化合物制备银粉的一类方法。化学还原法制备片状银粉要经过化学还原、沉淀这一过程，包括银离子的还原、过饱和、成核、生成银晶和银核长大、团聚等几个步骤。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。
化学法制备的片状银粉不会因机械球磨而进一步污染，纯度高，粒子结构均匀，且该法可以较为精确地控制反应条件，有利于得到粒径和形状可控的片银。
但是银粒子浓度偏低，成本偏高且产率低，无法满足对片状银粉的大量需求，提高反应体系的银粒子浓度会导致纳米银粉形貌不可控制、粒径分布范围宽等问题。同时粉末力学性能差，用于浆料中导致零位电阻增加。化学还原法制备银粉为了保证较好的分散性，一般需要加入较多的分散剂（保护剂），它们在后续洗涤中很难全部清除，有些甚至含有硫元素。在一定温度和湿度条件下，导体电极材料中被离子化的Ag与环境中的硫发生化学反应生成黑色Ag2S，会使产品硫化加重，方阻增高。有些制备出来的片状超细银粉本身分散性差，团聚严重。一方面造成致密性差，例如存在微小孔隙、微小裂缝等。另一方面，团聚越严重，振实密度越低，银粉调制成的银浆轧浆时粘辊，印刷时不易脱网且收缩率大，烧结膜疏松，形成疏松的导电网络。
4 光诱导法
光诱导法正是通过光辐照来改变银晶核长大方向，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、生长和成熟三个阶段。
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。但是光诱导法制备的片状银粉色泽不光亮，银浆烧结后的外观变暗偏黄，而且由于操作条件难以控制，制备的片状银粉的粒径不统一，且反应时间过长，方法本身的偶然性和不确定性较大，因此，以目前研究现状光诱导法制备片状银粉很难实现产业化。
片状银粉的应用
谈到片状银粉的应用，不得不提的是“径厚比”，即片状银粉的颗粒粒径与片层厚度的比值。径厚比作为评价粉体片状化程度的重要技术指标之一，直接决定了其应用的领域范围。
粉体的片状形貌并非标准圆形，不同部位的厚度也存在差异性，因而片状银粉的径厚比只是一个估计值。如径厚比越大的片状银粉，常常表现出较低的松装密度，单位体积的银粉颗粒数量较多，一般应用于薄膜开关导电银浆领域，较低银含量情况下也能表现出优异的导电性能；而径厚比较小的片状银粉，常常表现出较高的振实密度，一般应用于高银含量的导电银浆及光伏行业的 HJT 银浆领域。
小结
片状银粉的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。征途漫漫，唯有奋斗，不同工艺方法制备的片状银粉在性能上各有优缺点，因此需要研究者们对银粉的工艺优化给予关注，以制备出性能更优的银粉，满足日益发展的行业需求。
参考文献：
【1】冯清福，孟宪伟，等.超细片状银粉的制备技术研究进展.贵金属.2018年，39（1）.
【2】谷天鹏.超细片状银粉的制备及其在瓷介电容器电极银浆中的应用.2019年11月.
【3】孟晗琪，陈昆昆，等.片状银粉的制备技术研究进展.广州化工.2018年，46（21）.
【4】孟宪伟，胡昌义，等.片状银粉的制备及在电子浆料中的应用研究进展.材料导报.2017年5月.
【5】彭戴，汤俊详等.IC封装导电银胶用片状银粉的研制.船电技术.2021年3月.
（中国粉体网编辑整理/星耀）
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