Московский политехнический университет, Москва, Россия:

Р. Х. Магжанов, преподаватель кафедры «ХимБиотех», эл. почта: ruh7899@gmail.com

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

О. В. Яровая, доцент кафедры коллоидной химии, канд. хим. наук
Ю. М. Аверина, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, канд. техн. наук
И. И. Меньшова, доцент кафедры логистики и экономической информатики, канд. техн. наук

Высокодисперсные металлические частицы никеля применяют в качестве наполнителя в электропроводящих клеях, где они частично или полностью заменяют частицы благородных металлов. Однако крупность наполнителя в таких клеях должна лежать в области от 5 до 15 мкм. Для получения частиц этого типа был выбран метод химического восстановления солей в жидкой фазе. В качестве соли использовали хлорид никеля, восстановителя — боргидрид натрия, так как синтез частиц никеля с гидразином является запатентованной технологией. Для контроля размеров получаемых частиц в этом методе применяют разные полимерные стабилизаторы. Для стаби лизации частиц никеля были выбраны поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, полиакриловая кислота (и ее соли), которые в разных концентрациях вводили на стадии синтеза. Размеры частиц никеля, полученных с использованием поливинилового спирта и полиэтиленгликоля, не превысили 50 нм. Применение высокомолекулярной полиакриловой кислоты (М = 200 000 г/моль) обеспечивает синтез частиц никеля в диапазоне 2±1 мкм. Наиболее подходящая под заданные цели крупность получается при добавлении низкомолекулярной полиакриловой кислоты (М = 3000 г/моль) и составляет 6±1 мкм при концентрации стабилизатора 0,15 % (мас.). Проведенные исследования электрокинетического потенциала стабилизированных систем показали, что вклад электростатической составляющей незначительный, и стабилизация систем происходит за счет формирования адсорбционной пленки полиакриловой кислоты на поверхности частиц металлического никеля.

Исследование проведено при финансовой поддержке Московского политехнического университета в рамках гранта имени В. Е. Фортова.
Авторы выражают благодарность Центру коллективного планирования РХТУ имени Д. И. Менделеева.

1. Hui-Wang Cui, Qiong Fan, Dong-Sheng Li, Xin Tang. Formulation and characterization of electrically conductive adhesives for electronic packaging // The Journal of Adhesion. 2013. Vol. 89. P. 19–36.
2. Mach P., Radev R. Electrically conductive adhesives with micronano filler // Nanocon. 2011. Vol. 21. Р. 143–149.
3. Aradhana R., Smita M., Sanjay K. N. A review on epoxy-based electrically conductive adhesives // International Journal of Adhesion and Adhesives. 2020. Vol. 99. P. 1–18.
4. Свередюк В. В., Ворончихин В. Д., Трушкина Т. В. Наполнителя токопроводящих клеевых композиций // Акту альные проблемы авиации и космонавтики. 2019. Т. 1. С. 278, 279.
5. Исаев А. Ю., Беседнов К. Л., Петрова А. П., Лукина Н. Ф. Подходы к созданию токопроводящих клеев с улучшенными характеристиками // Роль фундаментальных исследований при реализации Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Материалы VII Всероссийской научно-технической конференции. 2021. С. 179–189.
6. Стоянов А. А., Побединский В. В., Рогозин Н. В. Соединения кристаллов в 3D-изделиях микроэлектроники // Материалы конференций ГНИИ «НАЦРАЗВИТИЕ». 2017. С. 46–49.
7. Красников Г. Я., Горнев Е. С., Рощин В. М., Яковлев В. Б. и др. Электрохимические процессы в технологии формирования матричной структуры выводов микросборок // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2017. № 3. С. 22–27.
8. Bo G. et al. Gallium–indium–tin liquid metal nanodroplet-based aniso tropic conductive adhesives for flexible integrated electronics // ACS Applied Nano Materials. 2021. Vol. 4, No. 1. P. 550–557.
9. Trinidad E. Evaluation of hybrid electrically conductive adhesives // A thesis presented to the University of Waterloo in fulfillment of the thesis requirement for the degree of Master of Applied Science in Chemical Engineering (Nanotechnology). 2016. — 125 p.
10. Anderson I. E., Choquette S., Reeve K. T., Handwerker C. Pb-free solders and other joining materials for potential replacement of high-Pb hierarchical solders // 2018 Pan Pacific Microelectronics Symposium. 2018. P. 1–11.
11. Logutenko O. A., Titkov A. I., Vorob’ev A. M., Shundrina I. K. et al. Synthesis of nickel nanoparticles by the reduction of its salts using the modified polyol method in the presence of sodium polyacrylates with various molecular weights // Russian Journal of General Chemistry. 2018. Vol. 88, No. 2. P. 288–294.
12. Szu-Han Wu, Dong-Hwang Chen. Synthesis and characterization of nickel nanoparticles by hydrazine reduction in ethylene glycol // Journal of Colloid and Interface Science. 2003. Vol. 259. P. 282–286.
13. Singh V., Srinivasa V., Ram S. Structural and magnetic properties of polymer-stabilized tetragonal Ni nanoparticles // Philosophical Magazine. 2010. Vol. 90, No. 11. P. 1401–1414.
14. Нарсеева Г. В., Новожилов А. Л., Серов А. В. Получение наночастиц никеля // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. VII Международная конференция. — Кисловодск – Ставрополь : СевКавГТУ, 2007. — 510 с.
15. Pat. 2008095146A JP. Spherical nickel microparticle, production method therefor, and electroconductive particle for anisotropic electroconductive film / Yuse Eiichiro, Nosaka Tsutomu ; publ. 2006.
16. Фараджев Ч. Р., Масимов Э. А., Исмаилов Э. Г. Ферромагнитный резонанс полиэтиленгликолевых пленок, содержащих наночастицы никеля // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. VIII Международная конференция. — Кисловодск – Ставрополь : СевКавГТУ, 2008. — 458 с.
17. Glavee G. N., Klabunde K. J., Sorensen C. M., Hadjipanayis G. C. Borohydride reduction of nickel and copper ions in aqueous and nonaqueous media. Controllable chemistry leading to nanoscale metal and metal boride particles // Langmuir. 1994. Vol. 10. P. 4726–4730.
18. ГОСТ 4038–79. Никель(II) хлорид 6-водный. Технические условия. — Введ. 01.07.1980.
19. ТУ 1-92-162-90. Натрия боргидрид технический. — Введ. 01.01.1991.
20. ГОСТ 33366.1–2015. Пластмассы. Условные обозначения и сокращения. Часть 1. Основные полимеры и их специальные характеристики. — Введ. 01.01.2017.
21. ГОСТ 2263–79. Натр едкий технический. Технические условия. — Введ. 01.01.1981.
22. ГОСТ 10779–78. Спирт поливиниловый. Технические условия. — Введ. 01.01.1980.
23. ТУ 2481-007-71150986-2006. Полиэтиленгликоли (полиэтиленоксиды) низкомолекулярные. Технические условия. — Введ. 01.10.2006.
24. Гаврилова Н. Н., Назаров В. В., Яровая О. В. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов : учеб. пособие. — М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2012. — 52 с.
25. Delgado A. V., González-Caballero F., Hunter R. J., Koopal L. K. et al. Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena // Journal of Colloid and Interface Science. 2007. Vol. 309. P. 194–224.
26. Магжанов Р. Х., Яровая О. В., Бондарева Г. М. Получение частиц металлического никеля заданного размера из солей никеля(II) с использованием боргидрида натрия // Цветные металлы. 2021. № 7. С. 31–36. DOI: 10.17580/tsm.2021.07.03.