石墨烯基電子油墨及其在印制式傳感器中的應用研究.pdf

1、通過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，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，大量研究者均關(guān)注于石墨烯及石墨烯相關(guān)復合油墨的制備，及其在不同類型電子器件的應用。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)點的石墨烯基油墨，依然是一個巨大的挑戰(zhàn)。本論文從器件應用的角度出發(fā)，針對不同的應用方向，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）/聚合物復合油墨及其在應變傳感器中的應用。具有大的拉伸應變量，高的靈敏度的應變傳感器，由于其在電子皮膚，健康監(jiān)測系統(tǒng)等的應用，成為了一個研究熱點。然而，如何制造出同時兼具大的拉伸量與高的靈敏度的應變傳感器依然是一個大的挑戰(zhàn)。本研究首先通過改變GMs的初始濃度，優(yōu)化得到了具有最佳導電及流變性能的GMs/聚合物（PVAc-PVP）復合凝膠態(tài)油墨。接著，

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

4、傳感器。呼出氣中的丙酮含量可以作為糖尿病的一個生物標記。因此，制造出選擇性好，低功耗，靈敏度高，柔性的器件來檢測ppb量級的丙酮，用于非侵入式糖尿病監(jiān)測是非常必要的。然而，在較低溫度下（<250℃）對丙酮氣體實現(xiàn)高選擇性，高敏感度的檢測依然是個大的挑戰(zhàn)。本研究采用WO3/Pt修飾的石墨烯納米片（WO3/Pt-GNs）的復合油墨，通過凹版印刷技術(shù)印制在聚酰亞胺襯底上，制成了柔性輕薄的化學傳感器。為了探究石墨烯的尺寸對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體系中進行對比。印制出的WO3/Pt-GNs傳感器在200℃下對10 ppm的丙酮氣體表現(xiàn)出12.2的響應值，同時其響應恢復時間為14.1/16.8 s。此外，相較于文獻報道的其他材料，WO3/Pt-GNs傳感器對丙酮氣體的選擇性表現(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