石墨烯導電墨水及其製備方法與流程
2023-09-16 18:40:45
本發明涉及石墨烯的技術領域，尤其涉及一種石墨烯導電墨水及其製備方法。
背景技術：
導電墨水是發展電子元器件的基礎，是封裝、電極和互聯的關鍵材料，應用於電子行業的各個領域。導電墨水的最終結構和納米材料的應用是分不開的。無論導電墨水是用金屬性導電或非金屬性材料導電，導電墨水所含的導電材料都是納米級材料，分別是納米尺寸的大小和懸浮式結合噴頭列印導電線路。導電墨水能夠方便和快速設計線路，現今在液態上加入導電材料混合所製成的導電墨水，經列印技術，印在線路板上，噴墨式列印導電線路是常方便。
在現代電子產品飛快發展的年代，導電墨水由於加工方便，和解決一些傳統線路板問題，因此，應用空間特別廣泛，到目前為止，導電墨水所應用的材料研發上，正在迅速發展，甚至白熱化階段。導電墨水的關鍵在於導電材料的研究，我們亞天和聚亨科技研發團隊應用三晶式石墨烯，三相離子鑲嵌石墨烯晶格上，製造出石墨烯導電材料，應用在導電墨水上。
技術實現要素：
針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種附著力好的石墨烯導電墨水及其製備方法。
為了達到上述目的，本發明一種石墨烯導電墨水，以質量份數計算，包括以下成分：
三元三晶格石墨烯1-5份；
溶劑10-50份；
表面活性劑0.1-0.5份；
以及分散穩定劑0.1-0.5份；
所述三元三晶格石墨烯包括三晶格式石墨烯載體以及三種不同的鑲嵌離子，所述三晶格式石墨烯載體的每個晶格由六個碳原子圍合形成正六邊形，三個晶格以兩兩共用兩組碳碳雙鍵的形式分布於同一平面上；三種不同的鑲嵌離子分別裝入三個不同的晶格內形成穩定的分子團結構。
其中，所述三元三晶格石墨烯中的三種不同的鑲嵌離子分別為金屬離子或非金屬離子。
其中，三種不同的鑲嵌離子分別為金離子、銀離子以及銅離子。
其中，三種不同的鑲嵌離子分別為銀離子、銅離子以及硼離子。
其中，三種不同的鑲嵌離子分別為鐵離子、錳離子以及鋁離子。
其中，三種不同的鑲嵌離子分別為氯離子、溴離子以及碘離子。
其中，所述溶劑為水、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種；表面活性劑為硫化物、胺化物以及銨化物中的一種或幾種；分散穩定劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
本發明一種石墨烯導電墨水的製備方法，包括以下步驟：
將三晶格式石墨烯載體與三種不同的鑲嵌離子在滲透劑以及加溫加壓的作用下進行氧化還原反應，使不同的鑲嵌離子分別穩定裝入三晶格式石墨烯載體的不同晶格上形成三元三晶格石墨烯；
將三元三晶格石墨烯、溶劑、表面活性劑以及分散穩定劑進行充分混合反應；
靜置後，除去溶劑，得到石墨烯導電墨水。
其中，該石墨烯導電墨水以質量份數計算，包括1-5份的三元三晶格石墨烯，10-50份的溶劑，0.1-0.5份的表面活性劑以及0.1-0.5份的分散穩定劑。
其中，所述溶劑為水、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種；表面活性劑為硫化物、胺化物以及銨化物中的一種或幾種；分散穩定劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
本發明的有益效果是：
與現有技術相比，本發明採用三元三晶格石墨烯作為導電基礎，既滿足了導電的需求，同時列印出來的導電墨水幹後具有很強的附著能力。石墨烯的導電和導熱方向是橫向傳導，由於有了離子的鑲嵌，傳導方式就可以縱向傳導，能夠使石墨烯導電效果從平面式進入立體式。嵌入不同的離子，可以添加不同離子的物理特性，方便製造不同要求的電路板。本發明的石墨烯導電墨水成本低廉，印刷效果好，將在未來印刷電路板方面起到很大作用。
具體實施方式
為了更清楚地表述本發明，下面對本發明作進一步地描述。
第一實施例
本發明一種石墨烯導電墨水，以質量份數計算，包括以下成分：
三元三晶格石墨烯1份；
溶劑10份；
表面活性劑0.1份；
以及分散穩定劑0.1份；
三元三晶格石墨烯包括三晶格式石墨烯載體以及三種不同的鑲嵌離子，三晶格式石墨烯載體的每個晶格由六個碳原子圍合形成正六邊形，三個晶格以兩兩共用兩組碳碳雙鍵的形式分布於同一平面上；三種不同的鑲嵌離子分別裝入三個不同的晶格內形成穩定的分子團結構。
在本實施例中，三元三晶格石墨烯中的三種不同的鑲嵌離子分別為金屬離子或非金屬離子。可以嵌入貴金屬三種不同的鑲嵌離子分別為金離子、銀離子以及銅離子；或者三種不同的鑲嵌離子分別為銀離子、銅離子以及硼離子；或進行電磁式搭配，三種不同的鑲嵌離子分別為鐵離子、錳離子以及鋁離子。非金屬型的三元材料鑲嵌，三種不同的鑲嵌離子分別為氯離子、溴離子以及碘離子。當然，本發明並不局限於上述幾組三元材料的搭配，針對不同需求的印刷要求，進行不同離子的搭配，只要是能夠滿足起到優化作用的鑲嵌離子均屬於本發明的簡單變形和變換，應當落入本發明的保護範圍。
在本實施例中，溶劑為水、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種；表面活性劑為硫化物、胺化物以及銨化物中的一種或幾種；分散穩定劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
第二實施例
本發明一種石墨烯導電墨水，以質量份數計算，包括以下成分：
三元三晶格石墨烯5份；
溶劑50份；
表面活性劑0.5份；
以及分散穩定劑0.5份；
三元三晶格石墨烯包括三晶格式石墨烯載體以及三種不同的鑲嵌離子，三晶格式石墨烯載體的每個晶格由六個碳原子圍合形成正六邊形，三個晶格以兩兩共用兩組碳碳雙鍵的形式分布於同一平面上；三種不同的鑲嵌離子分別裝入三個不同的晶格內形成穩定的分子團結構。
在本實施例中，三元三晶格石墨烯中的三種不同的鑲嵌離子分別為金屬離子或非金屬離子。可以嵌入貴金屬三種不同的鑲嵌離子分別為金離子、銀離子以及銅離子；或者三種不同的鑲嵌離子分別為銀離子、銅離子以及硼離子；或進行電磁式搭配，三種不同的鑲嵌離子分別為鐵離子、錳離子以及鋁離子。非金屬型的三元材料鑲嵌，三種不同的鑲嵌離子分別為氯離子、溴離子以及碘離子。當然，本發明並不局限於上述幾組三元材料的搭配，針對不同需求的印刷要求，進行不同離子的搭配，只要是能夠滿足起到優化作用的鑲嵌離子均屬於本發明的簡單變形和變換，應當落入本發明的保護範圍。
在本實施例中，溶劑為水、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種；表面活性劑為硫化物、胺化物以及銨化物中的一種或幾種；分散穩定劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
第三實施例
本發明一種石墨烯導電墨水，以質量份數計算，包括以下成分：
三元三晶格石墨烯3份；
溶劑20份；
表面活性劑0.2份；
以及分散穩定劑0.3份；
三元三晶格石墨烯包括三晶格式石墨烯載體以及三種不同的鑲嵌離子，三晶格式石墨烯載體的每個晶格由六個碳原子圍合形成正六邊形，三個晶格以兩兩共用兩組碳碳雙鍵的形式分布於同一平面上；三種不同的鑲嵌離子分別裝入三個不同的晶格內形成穩定的分子團結構。
在本實施例中，三元三晶格石墨烯中的三種不同的鑲嵌離子分別為金屬離子或非金屬離子。可以嵌入貴金屬三種不同的鑲嵌離子分別為金離子、銀離子以及銅離子；或者三種不同的鑲嵌離子分別為銀離子、銅離子以及硼離子；或進行電磁式搭配，三種不同的鑲嵌離子分別為鐵離子、錳離子以及鋁離子。非金屬型的三元材料鑲嵌，三種不同的鑲嵌離子分別為氯離子、溴離子以及碘離子。當然，本發明並不局限於上述幾組三元材料的搭配，針對不同需求的印刷要求，進行不同離子的搭配，只要是能夠滿足起到優化作用的鑲嵌離子均屬於本發明的簡單變形和變換，應當落入本發明的保護範圍。
在本實施例中，溶劑為水、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種或幾種；表面活性劑為硫化物、胺化物以及銨化物中的一種或幾種；分散穩定劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
本發明石墨烯導電墨水的製備方法，包括以下步驟：
將三晶格式石墨烯載體與三種不同的鑲嵌離子在滲透劑以及加溫加壓的作用下進行氧化還原反應，使不同的鑲嵌離子分別穩定裝入三晶格式石墨烯載體的不同晶格上形成三元三晶格石墨烯；
將三元三晶格石墨烯、溶劑、表面活性劑以及分散穩定劑進行充分混合反應；
靜置後，除去溶劑，得到石墨烯導電墨水。
以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是本發明並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護範圍。