喷墨打印高导电柔性电极在美国成功实现
- 2013-05-07 13:05:242100
石墨烯打印重要步骤之一是获得大量的石墨烯。目前通过剥离生产纯净石墨烯的方法中，通常使用的溶剂和表面活性剂会留下残余物，从而降低其导电率。另一个问题是，小的石墨片对印刷稳定性的要求很高，且其大量片状交界处也降低了导电性。
为克服这些问题，研究人员开发出一种新方法，可在室温中使用乙醇作为溶剂和乙基纤维素作为稳定的表面活性剂，乙醇和乙基纤维素都不会产生残留物。新方法产生出的石墨烯黑色粉末中，石墨烯薄片的尺寸约为50×50平方纳米，厚度约为2纳米。虽然这种小片状尺寸的石墨烯间会有无数雪花状的连接，但与其他表面活性剂相比，乙基纤维素聚合物的高稳定大大减少了薄片之间的电阻。
研究人员把石墨烯黑色粉末分散到溶剂中创建液体墨汁。在演示中发现，石墨烯油墨在印刷中表现出优良的形态和导电性，打印的模式很适合印刷电极。他们还以聚酰亚胺为基板，评估了石墨烯油墨的机械性能，发现油墨的导电性能很高，即使基板发生很大弯曲，甚至开始出现裂痕，导电性仍维持不变。当他们将基板折叠，该油墨的导电性仅减少了5%。机械性能试验表明，石墨烯油墨在未来可被用于生产折叠式电子设备。
研究人员伊桑·B·西科尔解释说，喷墨打印可低成本、大面积地打印出柔性基底，是生产电子元件的一个有吸引力的方法。先前的研究已经喷墨打印出晶体管、太阳能电池、发光二极管、传感器等各种元器件，但打印高导电电极仍然是一个挑战，因为其要求非常精细的分辨率。而新研究转向具有高导电性、化学性稳定的石墨烯，希望石墨烯可作为油墨打印出电极。
美国西北大学马克教授说：“从本质上讲，所有的电子设备和电路需要高导电性和高解析度的电子接点和互连。因此，石墨烯油墨有可能影响到很宽广的应用范围，特别是柔性电子产品、折叠式电子设备。这些类型的电子设备的应用包括智能电话、平板电脑、平板显示器和太阳能电池。他还表示，未来的重点是把石墨烯打印用于电子设备和电路的组装之中，包括上面列出的应用领域中的各种产品。”