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等離子體噴射印刷並原位還原酸性氧化石墨烯
2018.07.27   點擊588次

  功能性納米材料的圖案化沉積技術在制備柔性電子器件具有獨特的優勢,如印刷柔性功能性電路以及能量轉換存儲器件可以嵌入服飾或其他柔性表面中。而該技術在制備微型移動電子設備以及物聯網設備方面依然具有許多挑戰。

  在諸多功能性納米材料中,氧化石墨烯由于具有良好的液體可加工性、魯棒性以及還原態的高導電性等特性,在圖案化沉積技術具有諸多應用。而采用氧化石墨烯印制導電線路的過程中一般需要多個中間步驟,如清洗、還原等步驟,這極大增加了工藝的複雜性。

  近期,來自于英國The Open University的Krishnamurthy小組采用等離子體噴射印刷了強酸性氧化石墨烯分散液,在形成功能化圖案的同時實現了氧化石墨烯的原位還原,其相關研究進展發表在ACS Nano期刊上。   

 

圖一 等離子體噴射印刷並原位還原酸性氧化石墨烯的示意圖 

  采用大氣壓的等離子射流,可以將高酸性氧化石墨烯懸浮液印刷爲圖案化薄膜,同時其中氧化石墨烯會原位還原。氦氣和氫氣混合氣氛的低溫等離子體能夠有效地將高酸性的氧化石墨烯分散液(pH<2)中的氧化石墨烯在噴印過程中原位還原。該技術能夠有效地避免傳統圖案化沉積技術中印制氧化石墨烯所需的多個中間步驟,如圖二所示。 

  

 

  圖二 傳統圖案化沉積技術與等離子體噴射印刷的工藝流程圖 

  通過X射線光譜(XPS)可證實,將高酸性氧化石墨烯分散液經過低溫等離子噴印過程後,其反應中間體與氧化石墨烯中的含氧官能團數量顯著降低,如圖三所示。且還原的氧化石墨烯薄膜具有更好的導電性。   

 

  圖三 等離子噴印沉積圖案的XPS C1s能譜 

  綜上所述,這種基于低溫等離子體噴射印刷工藝具有很好的應用潛力,能夠實現還原氧化石墨烯導電圖案的快速大規模印制。 

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