用于皮膚兼容可穿戴設備的可拉伸石墨烯油墨
2022-09-07 12:40 來源：石墨烯聯盟 責編：覃子喻
- 摘要：
- 打印具有低厚度系數和高耐用性的可拉伸和貼膚導體具有挑戰性。發表在《材料化學》雜志上的一篇文章介紹了一種基于皮膚相容的石墨烯納米片（GNP）基膠體油墨，該油墨利用具有可調流變性的熱塑性聚氨酯（TPU）粘合劑來制備具有優異性能的石墨烯導體。
除了即使在100%應變下也具有高導電性外，石墨烯導體還對20-50%的循環應變表現出很高的抗疲勞性。這些石墨烯導體在120攝氏度下加熱時顯示出每平方34歐姆的低薄片電阻。
此外，在幾個能級的光子退火將薄片電阻降低到每平方10歐姆以下。然而，石墨烯導體的抗疲勞性和拉伸性得以保留，并且可以進行調整。因此，拉伸性、高導電性和循環穩定性與可調節流變的可擴展油墨生產相結合，證明了可拉伸可穿戴設備的大批量生產范圍。
可穿戴設備中的石墨烯導體
印刷電子產品中的導電元件基于金屬。然而，合適的金屬稀缺或容易發生電遷移。雖然銀（Ag），金（Au）和銅（Cu）等金屬是印刷電子產品的理想選擇，但它們要么昂貴（Ag / Au），要么有毒且極易氧化（Cu）。
柔性導電聚合物是金屬的替代品，可以集成到可穿戴導體中。然而，它們的穩定性問題阻礙了它們的實際應用。碳同素異形體石墨烯是另一種機械強度高，環境惰性，豐富且導電性的替代品。
石墨烯是一層一個原子厚的碳原子層，是透明的，導電的，可彎曲的，但也是已知最強的材料之一。然而，使用石墨烯作為導體仍然是一個巨大的挑戰，因為迄今為止證明的其片狀電阻的最低值高于市售的氧化銦錫（ITO）的值（即在85%的光學透射率下每平方10歐姆）。
GNP以大規模和具有成本效益的方式生產，這有利于生產基于GNP的油墨，這是可穿戴技術金屬油墨的替代品。各種工業印刷方法需要具有不同物理性能的油墨，包括表面張力，流變性和干燥時間。
盡管噴墨打印在實現高分辨率沉積方面的效率很高，但它需要低粘度（即低濃度）的墨水，這限制了打印軌道的導電性。相比之下，絲網印刷和柔版印刷技術是生產可穿戴電子產品的靈活，簡單，快速和可擴展的方法。絲網印刷可打印厚層，可以容納各種油墨和承印物。
基于GNP墨水的印刷可拉伸石墨烯導體
以前，基于石墨烯的應變傳感器是通過絲網印刷制造的，而可拉伸的超級電容器是使用含有少量石墨烯的導電聚合物粘合劑基油墨來印刷的。
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