这里,通过简单的一锅法球磨法制备了石墨烯片(GSs)和炭黑(CB)作为导电填料的稳定水性碳素油墨。 所制备的复合油墨(GSs含量为10 wt%)在丝网印刷时显示出最佳的流变性能(粘度和触变性)。基于上述油墨的印刷涂料在聚酰亚胺基底上均匀且致密分布。传统复合涂层的电阻率为0.23±0.01Ωcm(92±4Ωsq-1,25μm),是纯CB涂层的30%(0.77±0.01Ωcm)。值得注意的是,进一步滚动压缩后电阻率降低到0.18±0.01Ωcm(72±4Ωsq-1,25μm)。该涂层表现出良好的机械柔韧性,且3000次弯曲后电阻略微增加(12%)。由于CB/GSs复合涂层作为柔性导体,发光书签和薄膜开关被构建,展示了该涂层在柔性电子产品和设备领域的巨大应用潜力。
Figure 1. (a)油墨和丝网印刷图案制备过程,(b-d)油墨分别在初始状态,静置7天,或30天后的光学照片。
Figure 2. (a)黏度与不同油墨切变速率的函数关系,(b)CB/GSs复合导电油墨的动态频率扫描图,(c-f)不同涂层黏度与时间的关系曲线。
Figure 3. (a-d)不同涂层在相同放大倍数下(5000倍)的SEM图比较,(d-h)不同涂层在相同放大倍数下(20000倍)的SEM图比较,(i-l)不同涂层在相同放大倍数下(100000倍)的SEM图比较。
Figure 4. 不同涂层的电阻率变化情况。
Figure 5.(a-b)G/C-10 和 G/C-10R涂层的 SEM图,(c-d)横截面SEM图,(e)孔径尺寸分布情况,(f)容重和电阻率变化情况。
Figure 6. (a)自制的机械柔性测试设备,(b-d)G/C-10R涂层在弯曲不同次数后的电阻值,(e)电阻和归一化电阻变化与弯曲次数的函数关系,(f-h)不同条件下的LED亮度,(i)发光书签的丝网打印模式,(j)发光书签,(k)印刷电路所制备的薄膜开关。
该研究工作由中科院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员带领的团队于2019年发表在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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