用于皮膚兼容可穿戴設(shè)備的可拉伸石墨烯油墨
2022-09-07 12:40 來源:石墨烯聯(lián)盟 責編:覃子喻
- 摘要:
- 打印具有低厚度系數(shù)和高耐用性的可拉伸和貼膚導體具有挑戰(zhàn)性。發(fā)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(diào)流變性的熱塑性聚氨酯(TPU)粘合劑來制備具有優(yōu)異性能的石墨烯導體。
由Park,H等人開發(fā)的印刷可拉伸汗液傳感器。 使用由N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的TPU組成的GNP基油墨,并用開發(fā)的油墨裝飾棉織物以生產(chǎn)應(yīng)變傳感器。然而,這些油墨缺乏可調(diào)節(jié)的流變性,限制了它們在許多循環(huán)中的導電性和拉伸性。
因此,可穿戴電子應(yīng)用的理想導電軌道有望具有高導電性、高拉伸性、高循環(huán)穩(wěn)定性和低表壓因數(shù)。在本研究中,開發(fā)了一種基于GNP的油墨,以滿足絲網(wǎng)印刷可拉伸,耐用和皮膚相容的石墨烯導體的所有這些要求。
開發(fā)的石墨烯導體在120攝氏度下干燥后,在TPU基板上的薄層電阻低至每平方34歐姆。通過光子退火將其進一步降低到每平方10歐姆以下,同時保持其拉伸性,證明了光子退火在調(diào)節(jié)基于GNP的可拉伸石墨烯導體的薄層電阻方面的潛力。
目前的方法允許使用皮膚兼容的TPU粘合劑系統(tǒng)在柔性基板上可擴展生產(chǎn)GNPs,從而促進可調(diào)節(jié)的流變性。基于GNP的油墨產(chǎn)生的直石墨烯導體即使在100%應(yīng)變下也具有導電性。
這些石墨烯導體在20-50%應(yīng)變下表現(xiàn)出低表壓因數(shù)和最小的疲勞,循環(huán)應(yīng)變長達1000次。因此,與銀或金導體相比,石墨烯導體具有抗疲勞性并且具有低表觀因子。
結(jié)論
綜上所述,基于TPU和GNP的油墨被配制成并用于在具有200微米特征尺寸的各種柔性和可拉伸基材上絲網(wǎng)印刷無毒可拉伸石墨烯導體。
在TPU上,可拉伸軌道的薄層電阻低至每平方34歐姆,即使在100%應(yīng)變下仍保持導電性。因此,印刷石墨烯導體承受20%和50%峰應(yīng)變的應(yīng)變循環(huán)。與銀或金導體相比,石墨烯導體具有很強的抗疲勞性,并且表現(xiàn)出低規(guī)格因子。
通過光子退火調(diào)節(jié)石墨烯導體的薄層電阻,在保持調(diào)諧漂移和拉伸性的同時,顯著降低了片狀電阻。因此,油墨和后處理的配方的可擴展性和靈活性為可穿戴電子產(chǎn)品應(yīng)用中可拉伸和柔性石墨烯導體的工業(yè)生產(chǎn)鋪平了一條新道路。
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