【干货】石墨烯导电油墨——21世纪革命性的印刷材料！-第2页-北极星储能网

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2˙石墨烯导电油墨的应用

石墨烯导电油墨凭借喷墨打印技术必将在无线射频识别系统、智能包装、导电线路以及传感器等电子产品中应用广泛。目前报道出来的石墨烯导电油墨的应用领域主要包括电子器件和储能器件两大类。

电子器件

石墨烯导电油墨可以喷墨打印出的电子器件包括各类传感器，导电图案和线路，电极，场效应晶体管，薄膜晶体管等。

Dua等人将制备出的石墨烯油墨喷墨打印成薄膜，制备出的全有机蒸汽传感器能够可逆地和选择性地检测化学腐蚀性气体如NO2，Cl2等。

Sinar报道了RGO导电油墨在生物传感器和生物电子电路中的潜在应用。Huang采用GO油墨将各种高质量图像喷墨打印在不同的柔性基板上，包括纸张、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺。图案热还原后电导率较高，并且在严重弯曲循环后电导率保持不变。

喷墨打印的石墨烯电路无论是在平面状态还是弯曲状态下，都能使发光二极管发光。另外，制作的石墨烯过氧化氢传感器成本低，易大规模制造且在苛刻的实验条件下也方便使用。

Gao等人在柔性衬底上喷墨打印石墨烯导电油墨制备出具有高导电性的电极，印刷30次，在300℃下退火30min后，印刷膜的电导率高达9240S/m。这种制备PG和导电电极的有效方法有望在石墨烯柔性电子器件领域具有高潜力的应用。

Torrisi等人用石墨烯油墨打印出薄膜晶体管，其迁移率高达95cm2（/V˙s）。石墨烯浓度（0.11mg/mL）较低，降低了喷墨打印的效率，且残留的溶剂也会影响印制电子的电导率，该问题有待进一步进行研究。

Li用喷墨打印的石墨烯油墨作为通道，以打印的银作为源/漏电极，以涂覆有170nm厚的SiO2的硅衬底作为栅极氧化层制备出薄膜晶体管。由于在测量范围内的狄拉克点的缺失，该薄膜晶体管的开/关电流比和场效应迁移率相对于报道的石墨烯薄膜晶体管都要低，但该薄膜晶体管的内在不均匀性较小，这是未来更多应用的前提。

储能器件

石墨烯导电油墨喷墨打印出的储能器件以超级电容器居多，因为石墨烯具有较高的电导率和较大的比表面积，用于超级电容器时可以产生较高的比电容。

Le团队将质量分数为0.2%的GO油墨喷墨打印到Ti箔电流收集器上，在氮气中200℃热还原，然后制成一个超级电容器的原型装置，其比电容为132F/g。后来，他们在聚酰亚胺基底上的金属电流收集器上喷墨打印GO油墨，200℃下热退火制成电极，再组装成超级电容器，注入电解液后热封成形。超级电容器的比电容为192F/g，且在不同程度的弯曲后，电容保持非常好，较前期工作性能有所提升。

3˙小结

目前石墨烯导电油墨的应用研究主要集中于各类电子器件，而在储能器件中的应用研究报道不多。就石墨烯材料本身而言，石墨烯在锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等方面的应用还是较为成熟的。如何将石墨烯导电油墨也应用到上述储能器件中仍是今后的研究重点。

石墨原料量多价廉，且化学法制备的石墨烯成本较低。石墨烯比表面积大、导电性和导热性良好，在储能材料方面潜力无限。在喷墨打印石墨烯导电油墨制备超级电容器的研究中，理论上，油墨中的石墨烯片层叠加形成的大孔径有利于电解液的扩散，保证良好的功率特性，而且石墨烯的比表面积大决定了其具有较高的能量密度。在实际情况中，由于油墨中必不可少的会加入连结料、溶剂和助剂，会对超级电容器的比电容造成影响。在其他印制电子中也同样存在这种问题，因此如何降低油墨的这些成分对石墨烯导电相的影响也是重要课题。

RGO导电油墨的氧化还原过程可以有效地使不可溶的石墨粉在水中变得可加工，同时氧化过程引入了含氧官能团导致GO几乎绝缘，后续的还原过程可以恢复导电性，但会造成RGO不可逆的团聚，而且相对于结构未受破坏的PG而言，RGO的导电性还是略逊一筹，如何提高RGO的导电性仍是研究的热点。

液相剥离石墨制备PG对溶剂的选择很苛刻，大多数情况下需要稳定剂或表面活性剂使石墨烯稳定分散，这些辅助成分的加入会对油墨的导电性产生影响，如何将这种影响降至最低也是一种挑战。

同时，选择和开发合适的连结料、溶剂和助剂对配制石墨烯导电油墨也很重要，且对石墨烯导电油墨的导电机理的研究也需开展起来。在印制电子的量产过程中，既要保证油墨的导电性和稳定性，又要保证印制产品的综合性能，所

以对于石墨烯导电油墨及其应用的探索也将不断深入，导电油墨较大的市场前景必将为石墨烯导电油墨开辟出一片新天地。

原标题：【干货】石墨烯导电油墨——21世纪革命性的印刷材料！

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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