RFID天線印刷油墨革新：借助石墨烯實現低成本、可循環和高導電的性能
作者：來源網絡(侵權刪)
日期：2023-12-08 16:59:29
摘要：石墨烯油墨大規模工業化生產的局限性可能已經被克服
隨著科技的不斷發展，柔性印刷電子設備在各個領域的應用也在逐步擴大。為了滿足大規模、高效益的生產需求，研究人員正致力于開發更省時、更成本有效的制造工藝。其中，石墨烯基可印刷油墨作為一種先進的候選材料，引起了廣泛關注。
石墨烯是一種由單層碳原子以六邊形結構組成的二維材料，具有出色的導電性和機械性能。將其制備成絲網印刷油墨，可以用于柔性印刷電子設備的制造。然而，要實現大規模工業化生產，需要解決一些關鍵問題。首先，制備石墨烯油墨的溶劑需要具備可持續性和低成本的特點。傳統的溶劑如N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）和二甲基甲酰胺（DMF）雖然可以用于制備石墨烯油墨，但存在沸點高、毒性大等問題，限制了其在工業規模生產中的應用。因此，研究人員正在尋找更環保、更經濟的替代方案。最近，有研究報道了一種通過回收利用制備高導電絲網印刷石墨烯油墨的可持續方法。該方法使用纖維素溶劑，不僅降低了生產成本，還實現了溶劑的循環使用，為工業化生產提供了可能。在制備過程中，通過控制墨水的濃度和粘度，實現了高濃縮、高導電的石墨烯墨水的制備。
其次，為了提高石墨烯油墨的電學性能，需要對其導電性進行優化。在研究中，研究人員通過對墨水的成分進行優化，提高了石墨烯墨水的導電率。此外，他們還發現，通過控制剪切剝離過程的時間和溫度等因素，可以進一步優化石墨烯墨水的導電性能。此外，將石墨烯油墨應用于柔性印刷電子設備的制造過程中，需要解決的一個重要問題是適應各種基底材料。在研究中，研究人員嘗試將石墨烯油墨印刷在各種不同類型的基底上，包括塑料、紙張和金屬等。他們發現，通過調整印刷參數和基底預處理方法，可以獲得均勻、連續的石墨烯薄膜，實現了在不同基底上的高效印刷。總結來說，這種石墨烯油墨的纖維素溶劑通過循環使用昔蘭尼溶劑，生產出高濃縮、高導電的石墨烯墨水，克服了纖維素溶劑成本高帶來的石墨烯墨水在大規模工業化生產中的局限性。具體來說，該溶劑具有以下優點：1.可回收利用：纖維素溶劑可以循環使用，從而降低了生產成本，并且減少了廢棄物產生。
2.高導電性：該溶劑制備出的石墨烯墨水具有高導電性，平均電導率可以超過3×10^4 s·m^-1。
3.可持續性：纖維素溶劑是一種可持續性的溶劑，相對于有毒的網絡管理協議溶劑、復合離心和聲波降解法等傳統方法，具有更環保和可持續性的優點。
因此，這種石墨烯油墨的纖維素溶劑能夠克服大規模工業化生產的局限性，實現低成本、環保和可持續性的生產。使用這種油墨的制成RFID標簽性能優秀
為了證明的這種可回收石墨烯墨水的實際效果，研究人員已將它們用于在紙質基底上印刷遠場UHF RFID標簽天線。設計標簽的幾何參數和布局如下圖所示：
最終印刷的石墨烯標簽天線連接到傳感芯片，用于自動數據記錄，然后將從印刷石墨烯RFID傳感器獲得的結果與商業溫度計的結果進行比較。溫度值隨時間的變化如下圖，數據表顯示了印刷石墨烯標簽的優異靈敏度和有效性能。溫度隨時間的明顯變化說明了RFID傳感器的快速響應，為瞬時檢測、準確性和可靠的無線數據傳輸提供了有力的證據，驗證了印刷石墨烯電子產品在低成本、工業規模和完全可持續的無線傳感方面的潛力物聯網應用程序。
石墨烯RFID傳感器獲得的結果與商業溫度計的結果對比
在未來，利用這種可持續且具有成本效益的技術，印刷石墨烯電子器件可以在需要低成本、大規模生產和高性能的應用中發揮重要作用，例如柔性機器人、生物醫療系統，可穿戴設備和無線結構健康監控系統。
登錄
注冊
