还原氧化石墨烯油墨的性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

石墨烯作为一种优质材料已经用于制造导电油墨，然而人们对石墨烯导电油墨的应用并没有足够了解，比如石墨烯导电油墨能应用到哪些方面，应用到何种程度。本实验就是表征石墨烯导电油墨的相关性能，从而扩大石墨烯在导电油墨中的应用。

本实验通过电阻测试，粘度测试，印刷后均匀性测试，耐酸碱性测试以及微观形态等，研究自制石墨烯导电油墨的性能。从而确定本石墨烯导电油墨的应用范围及优缺点。

2. 国内外研究现状分析

lu huang等人已做了大量使用石墨烯油墨进行喷墨印刷的实验。在优化条件下，采用水溶性的单层石墨烯氧化物（go）和几个多层石墨烯氧化物（fgo），用一个简单的、低成本的喷墨印刷技术将各种高质量图像印在不同的柔性基板上，包括纸张，聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）和聚酰亚胺（pi）。印刷在塑胶基板上的石墨烯基图案热还原后表现出很高的电导率，更重要的是，在严重弯曲循环后它们保留了相同的导电率。因此，制备的柔性电路和过氧化氢化学传感器表现出了优异的性能。石墨烯材料可以很容易地大规模生产，具备优秀的电学性能，通过使用一个简单的低成本的喷墨印刷技术就可以大规模生产基于石墨烯导电油墨的柔性电路板。

chien-liang lee等人用含有高度分散的石墨烯薄片（gnss）的油墨直接印刷在聚酰亚胺（pi）薄膜上，随着印刷周期数增高，pi薄膜上的gns含有量呈线性增加，直到印刷200次，电导率达到饱和值为6 s/m。四点探针测试数据表明，烧结后的膜的电导率可提高到121.95 s/m。

de kong等人发现石墨烯电极通过喷墨印刷成为在柔性聚合物材料制作电路的一种新手段。石墨烯氧化物片分散在水中，并随后使用红外加热灯在约200℃下加热10分钟还原。用石墨烯导电油墨制作的薄膜电阻低至0.3 mΩ/□以及透光性高达86％。石墨烯电极在机械弯曲下性能稳定，并且表现为一个负温度系数（ntc）的材料，显示出随着温度的升高，电阻快速的降低。石墨烯电极的温度灵敏度类似于常规的ntc材料，但具有更快一个数量级的响应时间。这一发现表明喷墨印刷的石墨烯电极作为可写的，非常薄的，机械柔性的，透明的温度传感器的潜在用途。

3. 研究的基本内容与计划

1、研究内容：

1）实验室制备氧化还原石墨烯。

2）配制石墨烯导电油墨。

4. 研究创新点

1）利用石墨烯制取导电油墨：本次实验制取石墨烯导电油墨基本采用低成本的温和材料以及低消耗的实验方法，能够大幅度降低危险性以及减少成本花费。

2）对制备的石墨烯导电油墨进行各项表征：本次实验对制备出的石墨烯导电油墨进行电阻测试，粘度测试，印刷后均匀性测试，耐酸碱测试以及微观形态表征。在均匀性测试中，我们摒弃了以往用电子显微镜测试厚度的方法测试均匀性，改进为测试多段电阻的方法测试均匀性，由此测试方法进行测试效率明显提升。