在柔性印刷电子领域，导电金属迹线的制备是关键技术环节之一。传统上，银（Ag）和金（Au）因其卓越的热导率、电导率以及抗腐蚀性能，被广泛应用于导电迹线的制造。然而，随着柔性电子设备大规模生产需求的增长，这些贵金属的高成本成为主要限制因素。铜（Cu）因其高热导率（398W/mK）、高电导率（58MS/m）以及远低于金和银的成本，成为备受关注的代替材料。然而，铜在大气环境中易氧化，导致其机械和电学性能显著下降，从而限制了其在柔性电子中的应用。为解决铜的氧化问题，近年来研究者们提出了多种策略，例如通过表面包覆（如聚乙烯吡咯烷酮、油胺、油酸等）来抑制颗粒聚集并延缓氧化。然而，这些方法通常需要在200°C以上的温度下蒸发包覆剂，这对低熔点基底（如聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）的兼容性较差。此外，铜颗粒基油墨还存在保质期短、需低温储存等问题，进一步限制了其应用。因此，开发一种无需高温处理且具有更高稳定性的铜基油墨成为当前研究的热点方向。

针对上述挑战，Technische Hochschule Ingolstadt大学研究团队开发了一种基于Cu(II)甲酸盐与氨基丙醇络合物的新型无铜颗粒油墨，并结合激光烧结技术，探索了其在柔性印刷电子中的应用潜力。研究人员通过实验确定了适用于PET和聚酰亚胺（PI）基底的激光烧结工艺窗口，精确计算了能量密度并优化了激光参数（如功率、扫描速度和光斑直径），以确保铜迹线高效且均匀烧结，同时避免对基底造成热损伤。同时，团队还研究了不同激光光束轮廓（高斯分布和平顶分布）对烧结迹线形貌的影响，结果表明，平顶分布光束能够形成更均匀、致密的铜层结构，达到极低的体电阻率（3.24 μΩ·cm，仅为块体铜的 1.87 倍），显著提高导电性能。研究还对比分析了不同基底材料和烧结方法的优缺点，并验证了激光烧结后铜迹线的附着力、电导率以及长期稳定性。然而，实验发现，烧结铜层在长期存储过程中存在性能退化的问题，体电阻率在 180 天内增长 467%，在高温高湿环境下（500 小时）进一步上升至 104.4 μΩ·cm，表明Cu复合墨水迫切需要原位封装机制。总体而言，研究结果表明，这种新型铜络合物油墨在柔性基底上的应用具有巨大潜力，展现出优异的导电性、良好的附着力以及可控的烧结工艺，为低成本、高性能柔性印刷电子设备的制造提供了一种创新的技术路径。

相关研究成果以题为“Laser sintering of Cu particle-free inks for high-performance printed electronics”的论文发表在《Flexible Electronics》上。

图1.利用FTIR、DSC-TGA-MS和SEM分析得到的CUF-A2P复合物分解机制图。

图2.基于高斯分布连续点激光器在PET和聚酰亚胺基底上对铜络合物进行烧结的激光处理窗口。

图3.高斯光斑与平顶光斑对烧结的痕量形态的影响。

图4.激光烧结的Cu迹线的SEM图像和电阻率变化曲线。