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欧洲石墨烯旗舰计划开发出可放大、100%收率的导电性石墨烯墨水生产方法

2017-02-23 327浏览 标签: 欧洲石墨烯墨水


2017221日,欧洲石墨烯旗舰计划宣布在剑桥石墨烯中心工作的该计划研究人员已经开发了一种新方法用于生产高浓度高质量石墨烯导电油墨。这种新方法是在微流化过程(microfluidisation process)中使用超高剪切力以便从石墨上剥离石墨烯片层。该过程将起始的石墨材料100%转变成了可以用于导电油墨的薄片,避免了离心需求,减少了生产成可用的油墨所需要的时间消耗。

导电油墨是一种可用于多种应用的产品,其用途包括射频识别(RFID)天线、晶体管、太阳能电池等打印柔性电子产品。物联网的发展预示着新的日常物品互联方式将会出现,因此,显然需要使用稳定、导电并且无毒的组分来廉价和高效地生产电子器件。这些墨水也可用于制造新型复合材料、涂料和能量存储装置。

这种通过微流化过程生产的墨水具有很高的浓度,每升中含有100g石墨烯薄片。使用最高效的流变学改性剂和稳定剂后,这种微流体化的石墨烯混合液最适用于丝网印刷(screen printing)。剑桥大学的研究员Panagiotis Karagiannidis说:“(该项研究的)动机是对低薄层电阻层状材料的需求,而这种材料将会用高浓度墨水通过丝网印刷来生产。”

这种高收率墨水含有高浓度且未经化学修饰的多层石墨烯,会使得最终的印刷材料具有优异的导电性。这种墨水同时还具有优异的薄层电阻,低于2 Ω/sq,适用于RFID天线以及用于光电子和能源存储器件中的电极。这种油墨非常适合低成本的应用。

能否在印刷电子和其他领域应用这种石墨烯墨水的一个重要的问题是量产性,也就是能否大规模生产这种墨水和分散液以满足工业应用需求。随着这种100%收率的微流化方法的实现,现在已经有可能生产足够量的高质量石墨烯用于商业产品。使用这一方法生产的墨水已经被剑桥大学的一家分拆出来的公司Cambridge Graphene(该公司近期已被工程方案解决公司Versarien收购)实现了商品化。

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