石墨烯透明导电薄膜

石墨烯是一种新型二维晶体材料,它独特的单原子层结构显示出许多优异的物理化学性质。以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜继承了石墨烯的优点,与氧化铟锡(ITO)薄膜相比,具有更好的力学强度、透光性以及化学稳定性,已逐渐成为全世界范围内的研究热点。本文首先介绍了石墨烯的光电性能,然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法两个不同的角度,归纳总结了最近几年石墨烯透明导电薄膜的研究进展,就目前所面临的问题进行了讨论,并展望了石墨烯透明导电薄膜的未来发展。     

喷墨打印聚合物薄膜均匀性调控研究进展

聚合物发光显示材料具有发光颜色在全可见光区可调、可溶液简单加工及适用于柔性大面积基底的特点,成为目前研究的热点。 在聚合物发光薄膜图案化技术中,喷墨打印因为具有加工过程简单高效、适用于溶液方式加工、柔性的加工过程等特点而被认为是最具有应用潜力的技术。 高质量聚合物薄膜的制备是高精度发光显示器件制作的关键,但喷墨打印液滴在干燥过程中通常伴随着“咖啡环”现象,造成薄膜不均匀沉积。 因此,消除“咖啡环”现象,实现聚合物薄膜的均匀沉积,是喷墨打印高性能器件的重要研究方向。 本文主要论述了“咖啡环”效应的产生机理,如何抑制喷墨打印聚合物薄膜加工过程中的“咖啡环”效应,最终实现聚合物薄膜均匀性调控。     

石墨烯/纤维素复合材料的制备及应用

近年来,石墨烯/纤维素复合材料引起了研究者的广泛关注。该材料在透明导电柔性薄膜、电容器、载药、紫外线防护、传感器、吸附等领域有重要的应用价值。本文在收集、归类研究国内外研究者在石墨烯/纤维素复合材料制备方法、性能以及应用工作的基础上,对石墨烯和纤维素复合材料的混合技术、制备方法及应用进行了综述。     

导电聚合物薄膜的喷墨打印制备及其光电器件

聚(3,4-乙撑二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)由于兼备优良的导电性和透光率,被广泛用于透明功能性薄膜的制备,可作为空穴传输层或直接用作电极,运用到有机光伏器件(OPV)、有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)等薄膜器件的结构中,部分实现了氧化铟锡(ITO)薄膜的替代。常见的溶液成膜工艺是旋涂法,这种工艺操作较为简便,但原料利用率低,并且难以大面积均匀制备及图案化制膜, 不利于规模化生产和推广。近年来,喷墨打印制膜技术得到人们越来越多的关注。由于喷墨打印制膜技术可在多种基底上快速、高效地制备均匀大面积薄膜,并可轻易地实现各种精细图案化的制作,可溶液加工,更与卷对卷加工技术兼容,因此能够很好地节约原料,降低能耗和制作成本。目前已被广泛应用于有机电子学各个领域,特别是在制备柔性器件方面,展现出独特优势。本文对基于导电聚合物PEDOT:PSS的喷墨打印工艺进行了系统的阐述,对其制膜、图案化及其电子器件应用等相关研究作了较为全面的总结,并展望了其应用前景,对于更为全面、深刻地理解和推动喷墨打印制膜技术在有机电子学领域的应用具有重要的指导和借鉴意义。     

纳米碳材料在可穿戴柔性导电材料中的应用研究进展

可穿戴设备的兴起使得对柔性器件的需求日益提高,柔性导电材料作为可穿戴器件的重要组成部分而成为研究的热点。传统的电极材料主要是金属,因金属材料本身不具有柔性,一般通过降低金属层厚度以及设计波纹结构等策略实现其在柔性器件中的应用,其加工程序复杂,成本较高。以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料兼具良好的柔性和优异的导电性,且具有化学稳定、热稳定、光学透明性等优点,在柔性导电材料领域展现了极大的应用潜力。本文简要综述了近年来纳米碳材料在柔性导电材料领域的研究进展,首先介绍了碳纳米管基柔性导电材料,分别包括基于碳纳米管水平阵列、碳纳米管垂直阵列、碳纳米管薄膜、碳纳米管纤维的柔性导电材料;继而介绍了石墨烯基柔性导电材料,包括基于剥离法制备的石墨烯和化学气相沉积法制备的石墨烯以及石墨烯纤维基柔性导电材料;并简述了碳纳米管/石墨烯复合柔性导电材料;最后论述了纳米碳材料基柔性导电材料所面临的挑战并展望了其未来发展方向。     

喷墨打印中“咖啡环”效应的调控及应用

喷墨打印是一种将功能材料进行图案化沉积的手段,具有方法简便、成本低廉、灵活快速等优点,成为了最具前景的图案化方法之一,在功能器件研究应用领域受到了广泛关注。"咖啡环"效应是喷墨打印过程中一种常见的现象,它会导致功能材料的不均匀沉积,影响打印图案的分辨率以及所制备功能器件的性能。因此,"咖啡环"效应的研究对于喷墨打印图案精度及功能器件性能极为重要。本文综述了近年来液滴蒸发过程中"咖啡环"效应的研究进展,阐述了"咖啡环"效应的产生机理及抑制"咖啡环"效应的方法,并进一步介绍了抑制或利用"咖啡环"效应在喷墨打印制备高性能器件,如高质量光子晶体图案、高灵敏度传感器、半导体薄膜、透明导电膜、短沟道晶体管等方面的应用。最后,探讨了目前"咖啡环"效应在喷墨打印应用中仍需解决的问题,展望了调控喷墨打印过程中"咖啡环"效应与纳米材料相结合的广阔研究应用空间。这些工作将会对功能材料图案化、高性能器件制备及3D打印等具有重要意义。     

碳纳米管透明导电薄膜的可控制备

碳纳米管具有优秀的导电性能、 透光性能和十分突出的柔性, 在柔性透明导电薄膜中有着良好的应用前景. 如何制备同时拥有良好导电性能和透光性能的碳纳米管薄膜是这一领域研究的核心问题. 本综述介绍了碳纳米管薄膜的制备方法, 并重点讨论了基于漂浮催化剂化学气相沉积法的碳纳米管薄膜的可控制备. 在生长过程中限制碳纳米管的团聚、 增加碳纳米管的长度、 降低杂质的含量是提高碳纳米管薄膜性能的主要策略.     

喷墨打印高精度图案研究进展

近年来, 功能材料的图案化及其在高性能光电器件的应用研究受到了广泛关注. 与传统图案化方法相比, 喷墨打印技术更容易实现大面积复杂图案的直接书写和复合功能材料的图案化, 且制备简便, 成本低廉, 使其成为最受关注的图案化方法之一. 综述了近年来喷墨打印制备高精度图案的研究进展. 包括通过优化墨滴的化学组成、调控基材的化学或物理结构以及改进喷墨设备等方法以提高喷墨打印分辨率; 以及通过控制液滴内部的毛细流动和三相接触线的移动抑制喷墨液滴的“咖啡环”效应, 以实现均质打印. 文章最后展望了喷墨打印制备高精度图案的研究发展方向. 这些工作对于实现高性能器件的制备具有重要意义.     

基于碳基透明电极的柔性有机电致发光二极管

随着消费升级和5G技术的发展,显示技术正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄、柔性和低成本方向蓬勃发展。有机发光二极管(OLED)具有自发光、超薄、节能、大面积、易实现柔性及三维显示等优点,是最具竞争力的颠覆性显示技术。柔性透明电极材料对实现可弯曲、可折叠、可穿戴柔性OLED至关重要。而传统的氧化铟锡(ITO)电极弯折易碎、原材料稀少、价格逐年上升,不适合未来柔性OLED的大范围推广应用。而碳基材料具有原材料丰富、制造成本低、制备工艺简单、机械性能优越等特点,是最有前途的替代ITO的新兴柔性电极材料。其中一维碳纳米管、二维石墨烯、三维互穿网络导电聚合物等新型碳基导电材料以优异的透光性、导电性、柔性和化学可修饰性得到广泛的关注,并在光电器件领域取得了重要研究成果。对此,本文系统地介绍了碳纳米管、石墨烯和导电聚合物几种典型碳基柔性透明电极材料的光电性质、制备方法和图案化工艺,并总结了近年来基于碳基电极材料的柔性OLED研究进展,最后分析了当前柔性OLED大规模生产和应用中存在的问题,并对未来的发展方向做出了展望。     

喷墨打印技术制备聚合物太阳能电池的研究进展

聚合物太阳能电池具有成本低、质量轻、容易制备大尺寸器件等优势,是太阳能电池研究中最为活跃的领域之一。喷墨打印技术作为新的成膜技术,具有材料利用率高、快速、可柔性加工等优点,已被用于聚合物太阳能电池的制备,发展潜力巨大。综述了聚合物太阳能电池、喷墨打印技术和喷墨打印技术制备聚合物太阳能电池的研究进展,同时对聚合物太阳能电...     

基于印刷电子的透明导电薄膜研究进展

透明导电薄膜是一种在可见光范围内透光率较高、导电性优良的薄膜材料.近年来随着智能手机、平板电脑等电子产品日益普及,透明导电薄膜受到越来越多的关注.本文分析了目前占据市场统治地位的掺锡氧化铟透明导电薄膜的缺点以及近年来国内外对透明导电薄膜开展的研究工作,总结了目前在印刷电子领域透明导电薄膜的主要研究方向,一方面是在传统金属氧化物薄膜基础上的改进;另一方面是寻找新型透明导电薄膜材料,并分别综述了各个研究方向的最新进展.     

喷墨打印图案化高分子薄膜及其在有机电子器件加工中的应用

喷墨打印技术由于在图案化加工方面的高效、低成本、非接触形式及柔性的加工过程等特点而被应用于有机电子器件的加工中.通过打印功能性高分子溶液,喷墨打印实现了功能高分子薄膜的沉积和图案化,并实现了有机发光二极管、有机薄膜晶体管及其集成器件的加工.对喷墨打印在有机电子器件加工中取得的成果进行了总结,同时综述了高分子溶液喷墨打印过程中存在的基本科学问题和研究现状.     

PEDOT∶PSVMA/AuNPs导电墨水的合成及应用

本文以苯乙烯磺酸钠(SS)、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素(VM)和丙烯酸(AA)作为反应单体,合成了一种光敏性双亲共聚物PSVMA,利用1 HNMR与UV-Vis光谱对其结构和组成进行了表征。以PSVMA作为软模板和掺杂剂,氯金酸作为氧化剂,通过化学氧化法聚合得到水分散的PEDOT∶PSVMA/AuNPs导电复合物,平均粒径是66.7±0.5nm。将其作为基础墨水,调节配方制得了PEDOT∶PSVMA/AuNPs喷墨打印墨水,分别以相纸和PET膜为基材制得了图案化的柔性导电膜,该柔性导电膜具有较好的导电性,经紫外光引发导电膜中的香豆素基团二聚后,其耐水性大大提高。     

液态金属印刷电子墨水研究进展

印刷电子是一种基于印刷原理的新兴电子增材制造技术,与传统电子加工方法相比,它在大面积、柔性化、个性化、低成本制造电子等方面具有无可比拟的优势。印刷电子所用的典型导电墨水通常分为三类：碳系、高分子及金属导电墨水,然而它们在打印后仍需借助高温后处理工艺,以进一步提升打印物及墨水的电导率及运行可靠性,步骤稍显繁琐;且由于相应纳米材料及墨水的配制较为复杂,也增加了使用的成本。液态金属作为一大类新出现的电子打印墨水,近年来正日益成为重要的研究领域,这种墨水具有电导率高、制备简单、无需后处理等独特优点。为推动这一方向的研究,本文评述了国内外围绕液态金属导电墨水物理化学性质的研究进展及对应的典型打印方法,并指出了进一步发展的方向。     

导电油墨及其应用技术进展

印刷电子是将传统印刷工艺应用于电子产品制造的新型工艺技术,导电油墨是印刷电子关键材料之一,受到了人们的广泛关注。为了全面了解并把握导电油墨及其应用发展动态,本文结合近年来导电油墨领域文献及研究工作情况,综合分析了导电油墨的分类、构成以及其印刷工艺技术和印刷装备情况,指出导电油墨的主要发展方向在于既要开发新型功能材料（如碳纳米管、石墨烯等）在导电油墨中的应用技术,又要提高印刷成膜后导电材料间的互联性能,解决印刷电路与其它器件间的连线问题。     

Paper‐Based Inkjet‐Printed Microfluidic Analytical Devices

Rapid, precise, and reproducible deposition of a broad variety of functional materials, including analytical assay reagents and biomolecules, has made inkjet printing an effective tool for the fabrication of microanalytical devices. A ubiquitous office device as simple as a standard desktop printer with its multiple ink cartridges can be used for this purpose. This Review discusses the combination of inkjet printing technology with paper as a printing substrate for the fabrication of microfluidic paper‐based analytical devices (μPADs), which have developed into a fast‐growing new field in analytical chemistry. After introducing the fundamentals of μPADs and inkjet printing, it touches on topics such as the microfluidic patterning of paper, tailored arrangement of materials, and functionalities achievable exclusively by the inkjet deposition of analytical assay components, before concluding with an outlook on future perspectives.     

MODs vs. NPs: Vying for the Future of Printed Electronics

This Minireview compares two distinct ink types, namely metal-organic decomposition (MOD) and nanoparticle (NP) formulations, for use in the printing of some of the most conductive elements: silver, copper and aluminium. Printing of highly conductive features has found purpose across a broad array of electronics and as processing times and temperatures reduce, the avenues of application expand to low-cost flexible substrates, materials for wearable devices and beyond. Printing techniques such as screen, aerosol jet and inkjet printing are scalable, solution-based processes that historically have employed NP formulations to achieve low resistivity coatings printed at high resolution. Since the turn of the century, the rise in MOD inks has vastly extended the range of potentially applicable compounds that can be printed, whilst simultaneously addressing shelf life and sintering issues. A brief introduction to the field and requirements of an ink will be presented followed by a detailed discussion of a wide array of synthetic routes to both MOD and NP inks. Unindustrialized materials will be discussed, with the challenges and outlook considered for the market leaders: silver and copper, in comparison with the emerging field of aluminium inks.     

Inkjet-printed thiol self-assembled monolayer structures on gold: quality control and microarray electrode fabrication

Laterally structured, self-assembled monolayers (SAMs) of different thiols (HS-R-X, R = (CH 2) 3-16, X = -CH 3, -COOH, -NH 2) on gold have been prepared by inkjet printing. The printer is a modified, low-cost desktop printer (Epson Stylus Photo R200), the ink is a 1 mM solution of the thiol in ethanol/glycerol (6:1). The quality of inkjet-printed large area SAMs obtained in this study is between that of a layer self-assembled from a thiol solution and that obtained by soft lithography, according to cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electrochemical microscopy (SECM), and polarization-modulated Fourier transform infrared reflection-absorption spectroscopy (PM IRRAS). For the first time, simultaneous printing of two different thiols in a single print job as an alternative to sequential printing and backfilling is demonstrated. The smallest structures consisting of conductive disks of 40 microm diameter were analyzed as single spots by SECM and as random array electrodes with different average disk-disk distance. Conductive band electrodes with variable bandwidth (300 microm to 1 cm) are presented, as well as a pH switchable band structure. As compared to stamping, inkjet printing allows for simultaneous multiple thiol printing in a single print job with the resolution limited only by the droplet size and the precision of the translation stage.