石墨烯在导电油墨领域的应用


  导电油墨是一种由导电填料、连结料、溶剂和助剂组成的导电性复合材料。导电填料是核心组分,直接影响油墨的导电性。石墨烯具有高导电性、化学稳定性以及纳米片层结构,可以作为优质导电油墨填料应用在导电油墨中。

  石墨烯导电油墨可以应用于印刷线路板、射频识别、显示设备、电极传感器等方面,在有机太阳能电池、印刷电池和超级电容器等领域具有很大的应用潜力。与传统的碳基导电油墨产品相比,石墨烯油墨在导电性能方面具有显著的优势。与现有的纳米金属(如纳米银粉、纳米铜粉等)导电油墨相比,石墨烯油墨又具有巨大的成本优势。

  石墨烯的疏水特性使其在大多数溶剂中溶解度较低,而氧化石墨烯GO因其片层结构上有羟基等含氧基团能在水中稳定分散,可以配制导电油墨的前驱体,在印刷之后进行还原从而获得导电性。虽然还原氧化石墨烯RGO的制备工艺较为成熟,但还原剂的选择和用量的差异可能导致对GO还原得不彻底,RGO上可能存在一定缺陷,影响其导电性能。为此,需较大程度的恢复RGO的导电性,并解决石墨烯团聚等问题。

  采用液相剥离石墨制得的石墨烯结构缺陷较少,导电性能优异。如果剥离溶剂与石墨烯的表面能差异较大,则需添加稳定剂、表面活性剂等,这些助剂可以在印刷后处理(如高温退火)中去除,对油墨的导电性影响较小。石墨烯理想的剥离溶剂如DMF和 NMP 的黏度较低,这会影响喷墨打印的效果,而且溶剂有毒会使得相应的油墨的应用场合受到限制,可以使用溶剂交换法应用到石墨烯油墨的制备工艺中,或者研发出既能良好分散石墨烯又对环境友好的溶剂来克服以上缺点。