如何降低纳米银的烧结温度、减少烧结裂纹并提高烧结体的致密性和热导率成为目前纳米银研究的重要内容。善仁新材的博士团队提出了混合纳米银的概念:采用化学还原制备出直径在80nm左右的大尺寸纳米银,再混合溶液还原出粒径在20nm左右的小尺寸纳米银,并将大小尺寸的纳米银颗粒以1:9的比例均匀混合制得混合尺寸的纳米银浆。此混合银浆能够在150℃空气气氛下无压烧结。
善仁新材研发人员对混合纳米银的成分进行了分析,发现混合银的分散剂主要来源于小尺寸纳米银配方,这些分散剂在150℃开始分解,但是在400℃仍没有分解完全;对混合纳米银浆混合前后、烧结前后组织形貌的观察发现混合银浆中小尺寸纳米银颗粒包围大尺寸纳米银颗粒而分布,随着加热温度升高,颗粒逐渐形成烧结晶并粗化长大,当加热到230℃时,由于发生原子扩散重排,烧结组织从松枝状结构向3D网络状结构转变,组织明显致密化。
善仁新材博士团队对烧结银块体的性能研究发现:随烧结温度升高,烧结体密度和硬度逐渐增大,尤其在分散剂的分解温度和原子扩散重排温度区间,增大的趋势更加明显;与此同时,烧结温度越高,烧结银块体的热导率也跟着增大,280℃烧结银的热导率已达到216W/(m·K);热膨胀行为分析也指出150℃、200℃、250℃三个温度烧结的银浆在加热到100℃以上时热膨胀系数都接近于银浆块体的热膨胀系数值,且230℃烧结的银块体因烧结过程引起的收缩对热膨胀行为影响较小,所以呈现出稳定的状态。