- 2019年7月10日-12日,上海攬境展覽主辦的2019年藍(lán)鯨國(guó)際標(biāo)簽展、包裝展...[詳情]
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用于皮膚兼容可穿戴設(shè)備的可拉伸石墨烯油墨
2022-09-07 12:40 來源:石墨烯聯(lián)盟 責(zé)編:覃子喻
- 摘要:
- 打印具有低厚度系數(shù)和高耐用性的可拉伸和貼膚導(dǎo)體具有挑戰(zhàn)性。發(fā)表在《材料化學(xué)》雜志上的一篇文章介紹了一種基于皮膚相容的石墨烯納米片(GNP)基膠體油墨,該油墨利用具有可調(diào)流變性的熱塑性聚氨酯(TPU)粘合劑來制備具有優(yōu)異性能的石墨烯導(dǎo)體。
除了即使在100%應(yīng)變下也具有高導(dǎo)電性外,石墨烯導(dǎo)體還對(duì)20-50%的循環(huán)應(yīng)變表現(xiàn)出很高的抗疲勞性。這些石墨烯導(dǎo)體在120攝氏度下加熱時(shí)顯示出每平方34歐姆的低薄片電阻。
此外,在幾個(gè)能級(jí)的光子退火將薄片電阻降低到每平方10歐姆以下。然而,石墨烯導(dǎo)體的抗疲勞性和拉伸性得以保留,并且可以進(jìn)行調(diào)整。因此,拉伸性、高導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性與可調(diào)節(jié)流變的可擴(kuò)展油墨生產(chǎn)相結(jié)合,證明了可拉伸可穿戴設(shè)備的大批量生產(chǎn)范圍。
可穿戴設(shè)備中的石墨烯導(dǎo)體
印刷電子產(chǎn)品中的導(dǎo)電元件基于金屬。然而,合適的金屬稀缺或容易發(fā)生電遷移。雖然銀(Ag),金(Au)和銅(Cu)等金屬是印刷電子產(chǎn)品的理想選擇,但它們要么昂貴(Ag / Au),要么有毒且極易氧化(Cu)。
柔性導(dǎo)電聚合物是金屬的替代品,可以集成到可穿戴導(dǎo)體中。然而,它們的穩(wěn)定性問題阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。碳同素異形體石墨烯是另一種機(jī)械強(qiáng)度高,環(huán)境惰性,豐富且導(dǎo)電性的替代品。
石墨烯是一層一個(gè)原子厚的碳原子層,是透明的,導(dǎo)電的,可彎曲的,但也是已知最強(qiáng)的材料之一。然而,使用石墨烯作為導(dǎo)體仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),因?yàn)槠駷橹棺C明的其片狀電阻的最低值高于市售的氧化銦錫(ITO)的值(即在85%的光學(xué)透射率下每平方10歐姆)。
GNP以大規(guī)模和具有成本效益的方式生產(chǎn),這有利于生產(chǎn)基于GNP的油墨,這是可穿戴技術(shù)金屬油墨的替代品。各種工業(yè)印刷方法需要具有不同物理性能的油墨,包括表面張力,流變性和干燥時(shí)間。
盡管噴墨打印在實(shí)現(xiàn)高分辨率沉積方面的效率很高,但它需要低粘度(即低濃度)的墨水,這限制了打印軌道的導(dǎo)電性。相比之下,絲網(wǎng)印刷和柔版印刷技術(shù)是生產(chǎn)可穿戴電子產(chǎn)品的靈活,簡(jiǎn)單,快速和可擴(kuò)展的方法。絲網(wǎng)印刷可打印厚層,可以容納各種油墨和承印物。
基于GNP墨水的印刷可拉伸石墨烯導(dǎo)體
以前,基于石墨烯的應(yīng)變傳感器是通過絲網(wǎng)印刷制造的,而可拉伸的超級(jí)電容器是使用含有少量石墨烯的導(dǎo)電聚合物粘合劑基油墨來印刷的。
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