這里,通過簡單的一鍋法球磨法制備了石墨烯片(GSs)和炭黑(CB)作為導(dǎo)電填料的穩(wěn)定水性碳素油墨。 所制備的復(fù)合油墨(GSs含量為10 wt%)在絲網(wǎng)印刷時(shí)顯示出最佳的流變性能(粘度和觸變性)。基于上述油墨的印刷涂料在聚酰亞胺基底上均勻且致密分布。傳統(tǒng)復(fù)合涂層的電阻率為0.23±0.01Ωcm(92±4Ωsq-1,25μm),是純CB涂層的30%(0.77±0.01Ωcm)。值得注意的是,進(jìn)一步滾動(dòng)壓縮后電阻率降低到0.18±0.01Ωcm(72±4Ωsq-1,25μm)。該涂層表現(xiàn)出良好的機(jī)械柔韌性,且3000次彎曲后電阻略微增加(12%)。由于CB/GSs復(fù)合涂層作為柔性導(dǎo)體,發(fā)光書簽和薄膜開關(guān)被構(gòu)建,展示了該涂層在柔性電子產(chǎn)品和設(shè)備領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。
Figure 1. (a)油墨和絲網(wǎng)印刷圖案制備過程,(b-d)油墨分別在初始狀態(tài),靜置7天,或30天后的光學(xué)照片。
Figure 2. (a)黏度與不同油墨切變速率的函數(shù)關(guān)系,(b)CB/GSs復(fù)合導(dǎo)電油墨的動(dòng)態(tài)頻率掃描圖,(c-f)不同涂層黏度與時(shí)間的關(guān)系曲線。
Figure 3. (a-d)不同涂層在相同放大倍數(shù)下(5000倍)的SEM圖比較,(d-h)不同涂層在相同放大倍數(shù)下(20000倍)的SEM圖比較,(i-l)不同涂層在相同放大倍數(shù)下(100000倍)的SEM圖比較。
Figure 4. 不同涂層的電阻率變化情況。
Figure 5.(a-b)G/C-10 和 G/C-10R涂層的 SEM圖,(c-d)橫截面SEM圖,(e)孔徑尺寸分布情況,(f)容重和電阻率變化情況。
Figure 6. (a)自制的機(jī)械柔性測試設(shè)備,(b-d)G/C-10R涂層在彎曲不同次數(shù)后的電阻值,(e)電阻和歸一化電阻變化與彎曲次數(shù)的函數(shù)關(guān)系,(f-h)不同條件下的LED亮度,(i)發(fā)光書簽的絲網(wǎng)打印模式,(j)發(fā)光書簽,(k)印刷電路所制備的薄膜開關(guān)。
該研究工作由中科院山西煤炭化學(xué)研究所陳成猛研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)于2019年發(fā)表在Science China Materials期刊上。原文:One-pot ball-milling preparation of graphene/carbon black aqueous inks for highly conductive and flexible printed electronics(https://doi.org/10.1007/s40843-019-1210-3)
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