石墨烯基電子油墨及其在印制式傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、通過(guò)油墨印刷在柔性襯底上制造電子器件的方法具有低成本及可規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，此方法成為制造柔性電子器件的首選方案之一。近年來(lái)，大量研究者均關(guān)注于石墨烯及石墨烯相關(guān)復(fù)合油墨的制備，及其在不同類(lèi)型電子器件的應(yīng)用。然而，如何制備出具有高質(zhì)量，低成本及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)的石墨烯基油墨，依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本論文從器件應(yīng)用的角度出發(fā)，針對(duì)不同的應(yīng)用方向，調(diào)制出相匹配的石墨烯基電子油墨，并研究其印制成器件后的傳感性能。主要內(nèi)容如下：
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2、.可凹版印制的凝膠態(tài)微米尺寸的石墨烯片（Graphene microsheets,GMs）/聚合物復(fù)合油墨及其在應(yīng)變傳感器中的應(yīng)用。具有大的拉伸應(yīng)變量，高的靈敏度的應(yīng)變傳感器，由于其在電子皮膚，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等的應(yīng)用，成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。然而，如何制造出同時(shí)兼具大的拉伸量與高的靈敏度的應(yīng)變傳感器依然是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。本研究首先通過(guò)改變GMs的初始濃度，優(yōu)化得到了具有最佳導(dǎo)電及流變性能的GMs/聚合物（PVAc-PVP）復(fù)合凝膠態(tài)油墨。接著，

3、利用凹版印刷技術(shù)，將油墨印制成一個(gè)具有GMs-Ag納米線-GMs（GMs-Ag NWs-GMs）三層錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳感器。得益于GMs層之間的錯(cuò)層結(jié)構(gòu)及Ag NWs的導(dǎo)電橋連作用，傳感器可以檢測(cè)的拉伸應(yīng)變量為90％，應(yīng)變系數(shù)GF值達(dá)82.3～292，同時(shí)可以進(jìn)行超過(guò)1000次循環(huán)測(cè)試。綜上，GMs-Ag NWs-GMs傳感器實(shí)現(xiàn)了拉伸范圍較大同時(shí)靈敏度較高的應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
　　2.全印制式WO3/Pt修飾的石墨烯納米片組成的復(fù)合型丙酮

4、傳感器。呼出氣中的丙酮含量可以作為糖尿病的一個(gè)生物標(biāo)記。因此，制造出選擇性好，低功耗，靈敏度高，柔性的器件來(lái)檢測(cè)ppb量級(jí)的丙酮，用于非侵入式糖尿病監(jiān)測(cè)是非常必要的。然而，在較低溫度下（<250℃）對(duì)丙酮?dú)怏w實(shí)現(xiàn)高選擇性，高敏感度的檢測(cè)依然是個(gè)大的挑戰(zhàn)。本研究采用WO3/Pt修飾的石墨烯納米片（WO3/Pt-GNs）的復(fù)合油墨，通過(guò)凹版印刷技術(shù)印制在聚酰亞胺襯底上，制成了柔性輕薄的化學(xué)傳感器。為了探究石墨烯的尺寸對(duì)傳感器氣敏性能的影響，

5、將微米尺寸的石墨烯片（GMs）與納米尺寸的石墨烯片（Graphene nanosheets,GNs）作為修飾材料引入到WO3體系中進(jìn)行對(duì)比。印制出的WO3/Pt-GNs傳感器在200℃下對(duì)10 ppm的丙酮?dú)怏w表現(xiàn)出12.2的響應(yīng)值，同時(shí)其響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間為14.1/16.8 s。此外，相較于文獻(xiàn)報(bào)道的其他材料，WO3/Pt-GNs傳感器對(duì)丙酮?dú)怏w的選擇性表現(xiàn)最好。此氣敏性能歸因于未被GNs包裹的具有（002）暴露面的WO3，WO3/GNs