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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2019

19.11.2018

The effect of the ink composition on the performance of carbon-based conductive screen printing inks

verfasst von: Michal Hatala, Pavol Gemeiner, Matej Hvojnik, Milan Mikula

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2019

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Abstract

Conductive carbon-based screen printable inks are used in a wide range of applications. The aim of the comprehensive study was to monitor how the fundamental components affect the ink performance. In the present work there were prepared several variants of carbon-based inks. The higher ratio of carbon black in the graphite (G):carbon black (CB) mixture, and also the higher total carbon amount have been confirmed to cause an increase in viscosity in the shear rates range from 200 to 1000 s−1. The lowest sheet resistance values were observed with 3:1 G:CB ratio. Increasing of the total carbon amount from 15 to 35 wt% has led to improvement in conductivity with final value of 32.4 Ω sq−1. The increasing ratio of lower boiling point solvents (4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethyl alcohol) has led to the improvement of the sheet resistance (lowest value of 22.73 Ω sq−1), while the roughness values increased. In the case of rheological properties evaluation, the ethyl cellulose content modification (increase from 2 to 10 wt% in the binder) resulted in increasing viscosity dependencies. In addition, the increase of the ethyl cellulose content had minimal impact on the roughness, but positive impact on the conductivity. On the other hand, it was identified an unobvious trend after modifying the binder by polyvinylpyrrolidone. To achieve the desired effect on the sheet resistance, volume resistivity and roughness of the printed layers it is necessary to specify the most proper ethyl cellulose:polyvinylpyrrolidone ratio. The main reason is the interaction between the two polymers within the binder.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat G. Ibáñez-Redín, D. Wilson, D. Gonçalves, O.N. Oliveira Jr., J. Colloid Interface Sci. 515, 101–108 (2018)CrossRef G. Ibáñez-Redín, D. Wilson, D. Gonçalves, O.N. Oliveira Jr., J. Colloid Interface Sci. 515, 101–108 (2018)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. Gören, J. Mendes, H.M. Rodrigues, R.E. Sousa, J. Oliveira, L. Hilliou, C.M. Costa, M.M. Silva, S. Lanceros-Méndez, J. Power Sources 334, 65–77 (2016)CrossRef A. Gören, J. Mendes, H.M. Rodrigues, R.E. Sousa, J. Oliveira, L. Hilliou, C.M. Costa, M.M. Silva, S. Lanceros-Méndez, J. Power Sources 334, 65–77 (2016)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S. Lawes, A. Riese, Q. Sun, N. Cheng, X. Sun, Carbon 92, 150–176 (2015)CrossRef S. Lawes, A. Riese, Q. Sun, N. Cheng, X. Sun, Carbon 92, 150–176 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat H.K. Park, S.M. Kim, J.S. Lee, J.H. Park, Y.K. Hong, C.H. Hong, K.K. Kim, Synth. Met. 203, 127–134 (2015)CrossRef H.K. Park, S.M. Kim, J.S. Lee, J.H. Park, Y.K. Hong, C.H. Hong, K.K. Kim, Synth. Met. 203, 127–134 (2015)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat R. Kumar, S.S. Nemala, S. Mallick, P. Bhargava, Sol. Energy 144, 215–220 (2017)CrossRef R. Kumar, S.S. Nemala, S. Mallick, P. Bhargava, Sol. Energy 144, 215–220 (2017)CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat P. Gemeiner, J. Kuliček, M. Mikula, M. Hatala, Ľ. Švorc, L. Hlavatá, M. Mičušík, M. Omastová, Synth. Met. 210, 323–331 (2015)CrossRef P. Gemeiner, J. Kuliček, M. Mikula, M. Hatala, Ľ. Švorc, L. Hlavatá, M. Mičušík, M. Omastová, Synth. Met. 210, 323–331 (2015)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat S. Maniarasu, T.B. Korukonda, V. Manjunath, E. Ramasamy, M. Ramesh, G. Veerappan, Renew. Sustain. Energy Rev. 82, 845–857 (2018)CrossRef S. Maniarasu, T.B. Korukonda, V. Manjunath, E. Ramasamy, M. Ramesh, G. Veerappan, Renew. Sustain. Energy Rev. 82, 845–857 (2018)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Duan, Y. Hu, A. Mei, Y. Rong, H. Han, Mater. Today Energy 7, 221–231 (2018)CrossRef M. Duan, Y. Hu, A. Mei, Y. Rong, H. Han, Mater. Today Energy 7, 221–231 (2018)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R. Hu, L. Chu, J. Zhang, X. Li, W. Huang, J. Power Sources 361, 259–275 (2017)CrossRef R. Hu, L. Chu, J. Zhang, X. Li, W. Huang, J. Power Sources 361, 259–275 (2017)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat P. Jiang, T.W. Jones, N.W. Duffy, K.F. Anderson, R. Bennett, M. Grigore, P. Marvig, Y. Xiong, T. Liu, Y. Sheng, L. Hong, X. Hou, M. Duan, Y. Hu, Y. Rong, G.J. Wilson, H. Han, Carbon 129, 830–836 (2018)CrossRef P. Jiang, T.W. Jones, N.W. Duffy, K.F. Anderson, R. Bennett, M. Grigore, P. Marvig, Y. Xiong, T. Liu, Y. Sheng, L. Hong, X. Hou, M. Duan, Y. Hu, Y. Rong, G.J. Wilson, H. Han, Carbon 129, 830–836 (2018)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat H. Tao, Y. Li, C. Zhang, K. Wang, J. Wang, B. Tan, L. Han, J. Tao, Solid State Commun. 271, 71–75 (2018)CrossRef H. Tao, Y. Li, C. Zhang, K. Wang, J. Wang, B. Tan, L. Han, J. Tao, Solid State Commun. 271, 71–75 (2018)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J. Zhang, Z. Meng, D. Guo, H. Zou, J. Yu, K. Fan, Appl. Surf. Sci. 430, 531–538 (2018)CrossRef J. Zhang, Z. Meng, D. Guo, H. Zou, J. Yu, K. Fan, Appl. Surf. Sci. 430, 531–538 (2018)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat K. Suganuma, Introduction to Printed Electronics (Springer, New York, 2014), pp. 30–32CrossRef K. Suganuma, Introduction to Printed Electronics (Springer, New York, 2014), pp. 30–32CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M.R. Somalu, A. Muchtar, W.R.W. Daud, N.P. Brandon, Renew. Sustain. Energy Rev. 75, 426–439 (2017)CrossRef M.R. Somalu, A. Muchtar, W.R.W. Daud, N.P. Brandon, Renew. Sustain. Energy Rev. 75, 426–439 (2017)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat C. Phillips, A. Al-Ahmadi, S.J. Potts, T. Claypole, D. Deganello, J. Mater. Sci. 52, 9520–9530 (2017)CrossRef C. Phillips, A. Al-Ahmadi, S.J. Potts, T. Claypole, D. Deganello, J. Mater. Sci. 52, 9520–9530 (2017)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B. Philip, E. Jewell, D. Worsley, J. Coat. Technol. Res. 5, 911–920 (2016)CrossRef B. Philip, E. Jewell, D. Worsley, J. Coat. Technol. Res. 5, 911–920 (2016)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat E.H. Jewell, S.M. Hamblyn, T.C. Claypole, D.T. Gethin, Circuit World 39, 13–21 (2013)CrossRef E.H. Jewell, S.M. Hamblyn, T.C. Claypole, D.T. Gethin, Circuit World 39, 13–21 (2013)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat B. Philip, E. Jewell, P. Greenwood, C. Weirman, J. Manuf. Process. 22, 185–191 (2016)CrossRef B. Philip, E. Jewell, P. Greenwood, C. Weirman, J. Manuf. Process. 22, 185–191 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Ashland Inc., PVP Polyvinylpyrrolidone Polymers (Ashland Inc., Ashland, 2014) Ashland Inc., PVP Polyvinylpyrrolidone Polymers (Ashland Inc., Ashland, 2014)
24.
Zurück zum Zitat S. Thibert, J. Jourdan, B. Bechevet, D. Chaussy, N. Reverdy-Bruas, D. Beneventi, Mater. Sci. Semicond. Process. 27, 790–799 (2014)CrossRef S. Thibert, J. Jourdan, B. Bechevet, D. Chaussy, N. Reverdy-Bruas, D. Beneventi, Mater. Sci. Semicond. Process. 27, 790–799 (2014)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat H.V. Lin, C.P. Chang, W.H. Hwu, M.D. Ger, J. Mater. Process. Technol. 197, 284–291 (2008)CrossRef H.V. Lin, C.P. Chang, W.H. Hwu, M.D. Ger, J. Mater. Process. Technol. 197, 284–291 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
The effect of the ink composition on the performance of carbon-based conductive screen printing inks
verfasst von
Michal Hatala
Pavol Gemeiner
Matej Hvojnik
Milan Mikula
Publikationsdatum
19.11.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-0372-7

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