石墨烯导电油墨的配制及其在直写线路中的性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

以石墨烯、炭黑为导电填料，乙醇、乙二醇、丙三醇、去离子水的混合溶液为溶剂，以羧甲基纤维素钠为连结料，制备炭黑/石墨烯导电油墨，并将所得油墨注入滚珠笔中，通过直接书写，实现石墨烯导电油墨在书写电子产品中的应用。本方法设备简单，操作方便，在书写电子产品中具有很高的成本优势。

采用炭黑/石墨烯导电油墨和直接书写（直写）技术，构造柔性纸基导电线路，并以此替代部分金属导线，组装纸基电路，以验证所制导电油墨的实用性。该研究成果为炭黑/石墨烯导电油墨用于柔性纸基导电线路的喷墨打印提供参考。

2. 国内外研究现状分析

近年来关于导电材料的研究包括导电高分子、纳米银、纳米铜及金属络合物等。根据当前市场情况和未来发展趋势分析，综合考量导电性、稳定性及成本等因素，基于纳米银开发的导电油墨将会在今后一段时间占据主导地位。导电油墨作为印制电子技术中使用的关键电子材料,薄膜开关、柔性印制电路、电磁屏蔽、电位器、无线射频识别系统等电子行业中的应用日愈增多。在国外,世界上最大的私有墨制造商Flint Ink 投资数百万美元研发导电油墨,以降低RFID 的单位成本 。韩国ABC 纳米技术公司开发出一种可应用于RFID 天线、印制电子线路、电磁波屏蔽技术等领域的纳米导电油墨。在国内,上海网谊针对柔性印制电路、薄膜按键开关、冷光板、触摸荧光屏几个行业,研发出不同特性的热固化、UV 固化的导电银浆和导电碳浆等导电油墨。

Jin-Woo Han等利用普通钢笔将碳纳米管墨水直接在纤维素纸上书写，结果显示该油墨的均匀性和稳定性良好，在纸张上的粘附性良好，能够抵抗弯曲、折叠、压皱和其他机械力。W.L. Yan等以中国水墨为溶剂和分散剂，所得的多层碳纳米管/水墨/聚乙烯醇复合材料具有高柔性和高电导率，电导率可达8.17 S/cm，该方法同样适用于其他碳系材料，如碳纳米纤维，石墨烯纳米层。Xu等配制了一种由银纳米粒子和石墨烯-银复合材料纳米层组成的导电油墨，并将该导电油墨注入商业滚珠笔中，在爱普生照明纸上绘制线路，结果证明，绘制出来的线路不仅具有柔性，而且可以导电。Lee等通过添加正十二烷基硫酸钠，用氨调节pH至10，可以成功制得含有石墨烯纳米片的高度稳定的油墨。可以通过喷墨将导电物质直接附着在柔性聚酰二胺薄膜上，通过热处理改善GNS薄膜性能，烧结的薄膜电导率达到121.95 S/m。Tao等以醋酸银作为银载体，乙醇胺作为添加剂，不同的醛基材料作为还原，发现甲酸或二甲基甲酰胺作为还原剂时，银导电油墨的电阻率低至6-9 μΩcm。

3. 研究的基本内容与计划

1、研究内容

制备氧化石墨烯。

2) 选用维生素c为还原剂，制备还原氧化石墨烯。

4. 研究创新点

本课题的特色在于实现石墨烯导电油墨在书写电子产品中的应用，且实验方法简单易操作，在成本上的控制也很有优势。