噴墨打印技術(shù)是一種高效的的材料開發(fā)及部署的方法。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)包括數(shù)字圖形化打印、節(jié)約原材料、與各種具有不同機(jī)械柔韌性和形狀因子的基底相兼容等。現(xiàn)如今，很多器件已經(jīng)能夠被噴墨印刷，其中包括晶體管，太陽能電池，發(fā)光二極管和傳感器。盡管這些技術(shù)進(jìn)步非常令人振奮人心，但高導(dǎo)金屬電極的精細(xì)打印仍然是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)，尤其是在該領(lǐng)域向高度集成系統(tǒng)發(fā)展的背景下。

石墨烯制備

石墨烯由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和固有的柔韌性，因此也被一些研究人員應(yīng)用于電子器件的開發(fā)之中，石墨烯甚至被寄以希望成為傳統(tǒng)金屬材料的替代品。除此以外，石墨烯油墨克服了傳統(tǒng)碳基油墨的有限的導(dǎo)電率和噴墨打印兼容性等固有缺陷，更加突出了此材料的優(yōu)異性。傳統(tǒng)石墨烯制備主要有兩種，一種是氣相沉積，一種是化學(xué)溶液法剝離?；瘜W(xué)溶液法剝離因其簡(jiǎn)單方便，被廣泛的應(yīng)用。

圖1. 化學(xué)方法合成石墨烯

1.首先混合石墨，乙基葡萄糖在乙醇里面，通過超聲波將石墨烯從石墨上剝離下來。

2.通過離心將大塊石墨從體系去除，保留上清液。

3.將入NaCl，引發(fā)絮凝作用，進(jìn)而成功提取石墨烯/乙基葡萄糖粉末。

4.此方法可大幅度提升石墨烯的剝離產(chǎn)量。

石墨烯墨水制備

圖2. 油墨溶解狀態(tài)

將提取的石墨烯/乙基葡萄糖溶解于環(huán)己酮/萜品醇（85：:15）中，制備油墨（質(zhì)量體積為2.4%）。

噴墨打印效果

圖3. HDMS處理Si/SiO2表面噴墨打印石墨烯的形貌特征。掃描電子顯微圖(a)的多個(gè)印刷線條和(b)一個(gè)印刷線 (c)原子力顯微鏡(AFM)顯示10層印刷工序后沒有咖啡環(huán)特征的單線圖像。(d) 1層、3層、10層印刷線的平均橫

圖4. 石墨烯/乙基纖維素體系電阻率與退火溫度的關(guān)系(a)和打印層數(shù)與電阻率的關(guān)系

圖5. PI基底印刷石墨烯的柔韌性評(píng)估。(a)石墨烯折彎半徑為0.9mm(藍(lán)色，彎曲應(yīng)變:6.9%)和3.4 mm(紅色，彎曲應(yīng)變:1.8%)的電阻歸一化至彎曲前的電阻。

參考資料

Secor E B , Prabhumirashi P L ,Puntambekar K , et al. Inkjet Printing of High Conductivity, Flexible GraphenePatterns[J]. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2013, 4(8):1347-1351.