用于柔性印刷电子中的石墨烯及其复合材料油墨的研究进展

发布时间：2021-11-10 12:42

　　随着印刷电子产业的蓬勃发展,寻找能够尽可能满足产品多项要求并且可以简化工艺、控制成本的导电油墨已经成为当下研究的热点。石墨烯凭借自身出色的导电、热力学、光学、机械性能,赋予了柔性电子产品更高的灵活性和易加工性,在保证导电性能的同时降低了成本。本文着重介绍了石墨烯及相关复合导电油墨研究的新进展;简要介绍了石墨烯油墨的各项制备方法,并就石墨烯导电油墨附着在承印物上的最新技术,相关应用等问题进行了综述。 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(11)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

喷墨印刷示意图[47]

其中机械分离法是最早出现的,可以获得最佳质量的石墨烯,片状尺寸不超过1 mm[10]。但是该方法耗时长、得率低,不适合用于大规模工业生产。此后出现的液相分离法被认为是生产优质石墨烯的有效途径,它是将石墨分散在特定的溶剂和表面活性剂中,通过液体物质覆盖在石墨片层之间,降低表面的吉布斯函数,瓦解片层之间存在的范德华力,在高剪切速率下剥落石墨片材,最终获得石墨烯[11]。此外,化学气相沉积法(CVD)也可以得到较高品质的石墨烯,这种方法是近十几年发展得到的一种比较先进的方法,使用金属表面对反应进行有效的催化,将碳氢化合物诱导为气态,后在金属表面沉积为石墨烯[13],这种方法可以在金属表面获得大面积高质量石墨烯。在这些合成方法中,最为常见的还是氧化还原法(RGO),该方法是制备大量石墨烯的常规工艺之一[12]。氧化石墨烯通常可以通过肼(N2H4)、水合肼(N2H4·H2O)、抗坏血酸[14]、葡萄糖[17]、苯肼[18]、硼氢化钠(NaBH4)[15]、氢碘酸(HI)[16]得到还原,但部分还原剂含有剧毒并且具有爆炸性,因此近年来寻找环保绿色的石墨烯合成方法也成为了研究热点。缺点是氧化还原的石墨烯产物经常是不完整的,会残留一些氧,使得石墨烯结构发生改变,并且获得的片材趋向于团聚。尽管如此,液相剥离法(LFE)、化学气相沉积法(CVD)、氧化还原石墨烯(RGO)仍是目前满足产品主流技术需求的合成方法,具有应用于大规模工业生产的潜力。2 石墨烯及其复合材料导电油墨

凹版印刷是使印版表面图文部分凹陷,将油墨铺满表面,使用刮板将多余油墨刮去,再使用较大压力将油墨转移到承印物上的一种印刷方式。该种印刷方式可获得较厚墨层,从而得到电导率高的成品,提供高分辨率的功能材料以及卷对卷沉积[22]。但由于石墨烯在普通有机溶剂中分散性差,并不能提供该种印刷方式的油墨配制,因此没有成熟的工业应用。为了探索石墨烯油墨应用于此种印刷方式的可能性,Ethan 等人[45]将石墨烯及乙基纤维素粉末分散在乙醇以及萜品醇之中,配置用于大面积凹版印刷的油墨,通过萜品醇可控制油墨粘度,适应凹版印刷的特殊工艺。使得最终成品可得到30 μm 精细分辨率的连续线条,并且具有10 000 S/m 的高导电率。3.3 凸版印刷


本文编号：3487273