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導(dǎo)電油墨是熱塑性粘性糊狀物，其通過(guò)灌輸導(dǎo)電材料來(lái)導(dǎo)電。導(dǎo)電油墨的傳統(tǒng)功能是產(chǎn)生用作互連的導(dǎo)電路徑。具體而言，導(dǎo)電油墨是導(dǎo)電納米材料的懸浮液，其在水或溶劑介質(zhì)中添加表面活性劑或用作穩(wěn)定劑的聚合物。這些溶劑必須在沉積后快速蒸發(fā)，但在打印頭噴嘴處不會(huì)在短時(shí)間空轉(zhuǎn)時(shí)快速干燥。為了獲得導(dǎo)電油墨的高導(dǎo)電性，通常引入導(dǎo)電納米材料；這些納米材料的尺寸應(yīng)小于數(shù)百個(gè)噴嘴尺寸，以避免堵塞打印頭。理想的導(dǎo)電油墨應(yīng)該便宜，制備簡(jiǎn)單并且提供良好的可印刷性，低粘度，良好的穩(wěn)定性，對(duì)基材的良好粘附性，印刷和印刷后加工后的高導(dǎo)電性，以及在基材表面以優(yōu)先致密的方式干燥沒(méi)有咖啡環(huán)效果。

這里主要介紹下到導(dǎo)電油墨的分類及發(fā)展現(xiàn)狀。

石墨烯基墨水

碳納米材料為印刷和柔性電子產(chǎn)品提供了多種可能性。由于其有前途和非凡的性能，石墨烯已廣泛用于印刷電子產(chǎn)品的制造。石墨烯導(dǎo)電油墨有可能通過(guò)替換金屬油墨，導(dǎo)電聚合物油墨和其他碳材料油墨來(lái)改變印刷導(dǎo)體領(lǐng)域，同時(shí)降低生物危害和生產(chǎn)成本。

Huang等人報(bào)道，使用水溶性單層氧化石墨烯（GO）和多層GO（FGO）的一系列噴墨印刷工藝已印刷在不同的柔性基材上?；谶@些發(fā)現(xiàn)，在聚酰亞胺（PI）基板上的25個(gè)印刷層之后，GO和FGO的電導(dǎo)率分別為5.0*102S/ m和9.0*102 S /m。根據(jù)Huang等人的研究，與FGO相比，印在PI上的GO的低電導(dǎo)率可歸因于GO樣品中含有大量氧的基團(tuán)（圖1）。2017年，Pei和Li通過(guò)使用超聲波將GO以1：1：1的比例分散在去離子水，乙醇和乙二醇的混合溶劑中來(lái)制造GO油墨。將制備的油墨噴墨印刷到聚（對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）（PET）基材上，20個(gè)印刷層后的導(dǎo)電率為0.497S / m。他們還使用氧等離子體處理研究了經(jīng)處理和未經(jīng)處理的PET的電性質(zhì)。結(jié)果表明，在相同數(shù)量的印刷層處理的PET的導(dǎo)電性比未處理的PET的導(dǎo)電率顯著提高。

圖1 （a）PI基板上的印刷圖案的照片向外彎曲了近75并且（b）印刷圖案在PI上的電導(dǎo)率與印刷數(shù)量的函數(shù)

據(jù)研究表明，科學(xué)家已經(jīng)使用超聲作為混合方法和噴墨印刷作為制造方法成功地合成了基于各種類型的石墨烯類材料的石墨烯油墨。并且使用GNP，GO和rGO作為填料制備大多數(shù)基于石墨烯的油墨。根據(jù)研究結(jié)果，我們可以觀察到印刷層數(shù)，退火溫度和基材類型影響印刷薄膜的電性能。然而，印刷石墨烯膜的較高退火溫度和較長(zhǎng)退火持續(xù)時(shí)間限制了聚合物基板用于制造柔性印刷電子器件的用途。

基于導(dǎo)電納米材料的油墨

金納米粒子（AuNPs）被稱為最穩(wěn)定的金屬納米粒子金屬包裝印刷油墨，并且已經(jīng)用于印刷高導(dǎo)電元素。AuNPs的獨(dú)特性質(zhì)使其可用于各種應(yīng)用，例如著色劑，金屬涂料，電子，光學(xué)和化學(xué)催化。然而，用于大規(guī)模生產(chǎn)的AuNPs的高成本已經(jīng)超過(guò)了它們?cè)陔娮討?yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，它們需要高燒結(jié)溫度和長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間。Cui等人報(bào)道，由兩個(gè)重疊的聚（N-乙烯基吡咯烷酮）（PVP）和丙烯酸樹(shù)脂（AR）保護(hù)的AuNP油墨，50個(gè)印刷層在500度燒結(jié) 3小時(shí)的電導(dǎo)率為0.8*105 S / cm（圖2）。同時(shí)，Schoner等人報(bào)道了在280度下燒結(jié)10分鐘的玻璃基板上印刷的金結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)率為1.9×10 9 S/ m。對(duì)于平行寬度為260μm的平行結(jié)構(gòu)和平行邊緣，證明了其可印刷性。

圖2 示意圖（a）顯示AuNP油墨制備的步驟和（b）AuNP油墨的印刷程序圖和印刷在紙和投影膜上的樣品圖案

銀納米粒子（AgNPs）是另一種用于柔性電子器件的有前途的納米材料。到目前為止，基于AgNP的油墨代表了最重要的商業(yè)納米技術(shù)衍生產(chǎn)品，也是世界上研究最廣泛的油墨，而不是石墨烯。然而，AgNPs的主要問(wèn)題是印刷薄膜必須在高溫下燒結(jié)以獲得優(yōu)異的導(dǎo)電性。以前的研究人員已經(jīng)意識(shí)到，由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，200℃以上的燒結(jié)溫度與PEN和PET等柔性聚合物基材不相容。

基于導(dǎo)電聚合物的油墨

聚合物導(dǎo)電油墨種類較多，它們成本低并且不需要燒結(jié)工藝，其中起代表作用的是聚苯胺（PANI），聚吡咯（PPy），聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT：PSS）等。

在這主要介紹下PEDOT。PEDOT：PSS是聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）（PEDOT）和聚苯乙烯磺酸鹽（PSS）的聚合物混合物。PEDOT：由于其水分散性，良好的導(dǎo)電性和優(yōu)異的加工性，PSS也被認(rèn)為是技術(shù)上最有前途的導(dǎo)電聚合物之一。原始PEDOT：PSS分散體的電導(dǎo)率小于10S/ cm，并且可以通過(guò)用諸如乙二醇的化合物的后處理來(lái)改善。

石墨烯-導(dǎo)電材料混合墨水

最近，通過(guò)添加金屬納米顆粒或?qū)щ娋酆衔飦?lái)改善石墨烯的原始性質(zhì)的石墨烯混合油墨的研究已經(jīng)被廣泛研究用于特定的電子應(yīng)用。基于自2014年以來(lái)報(bào)道的石墨烯混合油墨的文獻(xiàn)綜述，對(duì)于一些柔性電子應(yīng)用金屬包裝印刷油墨，一些石墨烯混合油墨的電導(dǎo)率仍然被認(rèn)為是非常低的。據(jù)報(bào)道，電導(dǎo)率在0.29-2.0×103 S / cm的范圍內(nèi)。研究人員使用的退火溫度在100-225度范圍內(nèi)。因此，在用于實(shí)際應(yīng)用并作為石墨烯基油墨和其他導(dǎo)電材料基油墨的替代品之前，仍需要做一些努力來(lái)改善電性能和退火溫度。

參考文獻(xiàn)：

D.S. SAIDINA, N.EAWWIBOONTHANAKIT, M. MARIATTI, S.FONTANA, and C. HE′ ROLD. Recent Development of Graphene-Based Ink and Other

ConductiveMaterial-Based Inks for Flexible Electronics.2019, Journal of ELECTRONICMATERIALS.

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