复合碳系导电油墨的制备及性能研究

目的 研究碳纳米管与石墨烯对复合碳系导电油墨性能的影响,开发性能优异的导电油墨。方法 分别探究碳纳米管管径尺寸、碳纳米管与石墨烯的配比、油墨中的碳质量分数及油墨涂层厚度对复合碳系导电油墨导电性的影响,并基于实验数据对各影响因素拟合出相应的预测模型。最终确定油墨的优选配比,并对采用优选配比制备的导电油墨涂层进行电热转换测试。结果 由石墨烯和管径尺寸为25nm的多壁碳纳米管为导电填料制备的导电油墨涂层综合导电性能最优,当导电油墨中碳质量分数为2.5%（纳米管质量分数为0.125%、石墨烯质量分数为2.375%）、水性丙烯酸树脂质量分数为5.25%、油墨涂层固化后厚度为0.147 mm时,油墨导电涂层电阻率为0.089 3Ω·cm。在外接电压为5 V的条件下,导电油墨的功率为13.49 W,由室温通电工作至100℃仅需13.723 s,油墨涂层发热均匀性满足JG/T 286—2020的要求。结论 采用优选配比制备的油墨涂层内部搭建起均匀丰富的导电网络,极大地提升了油墨的导电性,使得油墨电热性能优异。     

分散剂和树脂对导电油墨导电性能的影响

目的 探究提升碳系水性导电油墨导电性能的方法,主要研究分散剂和树脂的含量对碳系水性导电油墨导电性能的影响。方法 使用W?190分散剂和水性丙烯酸树脂,采用双因素法,保持分散剂和树脂的总质量在油墨中的占比固定,且其他组分在油墨中的占比也不变,通过改变分散剂与树脂之间的比例,制备多组碳系水性电热油墨。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察各组碳系水性导电油墨,测试油墨的黏度、方阻,探究导电油墨的形貌和导电性。结果 通过改变分散剂与树脂的质量比值,会对导电油墨的导电性能产生较大影响。在其他条件一定的情况下,随着分散剂与树脂的质量比值的增加,碳系水性导电油墨的导电性呈先降低再升高的趋势。结论 分散剂与树脂的质量比对导电油墨的导电性具有较大影响,当分散剂与树脂的质量比为2.5∶1时,在分散研磨60 min后,碳系水性导电油墨的黏度最大值为11.1 Pa.s,方阻最小值为4.3 Ω/□,此时导电性相对最佳。     

碳系水性电热油墨在柔性电发热器件中的应用

制备了碳系水性电热油墨,通过丝网印制将其与金属条紧密相连制备柔性电发热器件。对柔性电发热器件性能的研究结果表明：在不同工作电压下,柔性电发热器件发热均匀稳定;通电电压越大,其饱和温度越高;面积越小,其饱和温度越高;折叠弯折近2000次后,其电阻变化率小于4%。因此该柔性电发热器件具有良好的电加热性能和优异的机械性能。     

分散剂含量对碳系导电油墨导电性能影响的研究

目的研究分散剂的含量对碳导电油墨导电性能和表面性能的影响。方法以德谦W-920为分散剂,采用单因素法,保持碳导电油墨其他组分不变,改变分散剂的配置比例,制备不同组碳系导电油墨。最后通过SEM图表征墨膜的形貌。结果不同含量的分散剂对导电油墨的性能产生一定差异。在其他条件一定的情况下,随着分散剂比例的增加,导电性先上升后下降。结论分散剂的加入对导电油墨的性能起着重要作用,当分散剂的质量分数达到7%时,体积电阻率为3.01×10-2Ω·m,此时可以有效改善导电油墨的导电性和墨膜的规整性。     

碳系水性电热油墨在外卖恒温箱中的应用

目的 改善外卖箱的保温性能,解决低温条件下热餐食物在配送过程中热量大幅度流失的问题。方法 应用发热性能良好且环保的碳系水性电热油墨,结合丝网印刷技术制备发热器件并装配在发泡聚丙烯(EPP)外卖箱中,从而维持箱内恒温。结果 所制备的发热器件在18 V电压条件下饱和温度可达到76.7 ℃,温度和功率密度呈线性关系,斜率高达782.6 ℃.cm²/W。在使用了发热器件之后,恒温箱内温度可长时间保持在60 ℃以上。在从环境温度开始加热的恒温箱中经过1 h的配送过程模拟实验,初始温度约为60 ℃热餐食物温度下降仅有5 ℃。在对比测试中,初始温度为60 ℃的热水分别放置在恒温箱和普通EPP外卖箱内,20 min后恒温箱保温效率比普通外卖箱的高27.3%。结论 碳系水性电热油墨制成的发热器件具有低功耗和高加热性能的特点,应用于外卖恒温箱中提高了保温效果,有效减少外卖食物温度流失。     

碳系木质电热复合材料制备及耐老化研究进展

碳系木质电热复合材料是以碳系材料为发热元件、木质材料作为基体经胶合形成具有电致发热的新型木质功能材料,可应用于制备电热木质地板、电热木质墙板、电热木质衣柜等木质电热制品,具有供暖与装饰一体化作用,在清洁供暖领域具有广阔应用前景.本文介绍了可应用于木质电热复合材料的碳纤维电热纸、碳纳米管电热复合材料、石墨烯电热复合材料、...     

复合碳纳米导电油墨在压触式印刷电子器件中的应用

目的 为解决单一填料导电油墨导电性差、成本高和应用范围窄的问题,混合碳纳米管、石墨和炭黑制备复合碳纳米导电油墨。将该油墨应用于压触式印刷电子器件开发,研究其在印刷电子器件中的应用效能。方法 探究复合填料的质量分数配比与研磨时间对油墨方阻的影响,通过对比实验确定油墨优选配方。基于优选油墨提出一种可实现多点位识别的压触式电子器件架构及交互模式。完成压触点位识别功能的软硬件设计,结合丝网印刷工艺制造纸基编码电路,测试该油墨在纸基电路上的表面状态和导电性,评估器件识别准确率与稳定性。结果 当碳纳米管、石墨和炭黑的质量分数分别为4.1%、3.0%和10.2%时,油墨方阻达到29 Ω/sq,纸基电路电阻范围是4.02~12.95 kΩ。该器件能满足单击、双击的压触需求,可实现对单一点位和组合点位100%的识别准确率,在1 000次压力加载—卸载后能稳定工作。结论 复合碳纳米油墨弥补了单一填料油墨的不足,有效提升了油墨的导电性。采用该油墨研制的压触式印刷电子器件能实现对不同点位和模式压触信号的精准识别与正确语音交互。     

环保型炭黑基电热碳浆的制备及石墨烯对其电热性能的影响EI北大核心CSCD

采用物理混合的方法,以水性聚氨酯(PU)为基体,制备了环保型炭黑基电热碳浆。对炭黑基电热碳浆的表面形貌、力学性能、电阻率及电热性能进行了测试,结果表明,当炭黑(CB)含量为13%~15%时,碳浆膜片具有良好的表面形貌和力学性能,电阻率为28. 8~33Ω·cm,220 V条件下电热温度为70~81℃。在上述材料中加入石墨烯(GO)并对其电热性能进行测试,结果表明,GO的加入能明显改善其电热性能,当导电填料含量为15%且m(GO)∶m(CB)=12∶3时,碳浆膜片在100 V条件下电热温度为50. 7℃。     

碳系填充型导电聚氨酯弹性体性能研究

以预聚体法制备了导电聚氨酯弹性体,分析了乙炔炭黑、超导炭黑、多壁碳纳米管和纳米石墨4种导电填料以不同含量在复合材料中的内部结构形态,并研究了复合材料的体积电阻率、力学性能及热稳定性。通过分析添加量与体积电阻率的关系得到4种复合材料的渗滤阈值,对比分析了复合材料的硬度、拉伸强度和扯断伸长率,采用热重分析仪对热分解过程进行研究和探讨。结果表明:导电填料粒径越小,比表面积越大,可在较低含量时达到渗滤阈值。添加多壁碳纳米管的复合材料,其力学性能得到有效提高。在最大失重阶段的热分解上,超导炭黑填充型材料分解温度为435±3℃,较其他复合材料高20℃左右,具有较好的高温热稳定性。     

石墨基导电砂浆电热炕采暖研究

以自制高性能石墨基导电砂浆制作电热炕发热面,设计了北方火炕模型,通过Fluent数值模拟分析了电热炕的采暖性能,结果显示炕面温度分布均匀,致热效果好。经实测,在1kW快速升温档,电热炕迅速升温,其平均升温速率达0.75℃/min,在安全电压保温档时,电热炕炕体温度维持在25.7℃左右,环境温度也相对实验前升高2.7℃。     

纳米银颗粒掺入的导电聚合物墨水导电性研究

目的提高有机聚合物导电墨水直写图案的导电性。方法在聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)导电墨水中掺入纳米银颗粒(AgNPs)制备混合型导电墨水,并用于制备直写导电图案。结果直写图案的电阻率测试结果表明,当AgNPs的质量分数从0提高到10%时,图案电阻率从8.7×10~7μ?·cm下降到931.7μ?·cm;经过20 MPa的施压处理10 min后,图案电阻率均进一步下降,当AgNPs的质量分数为0和10%时图案电阻率分别降到4.2×10~7和93.8μ?·cm。当AgNPs的质量分数大于10%时,纳米颗粒会出现严重团聚,颗粒与聚合物混合不均匀,从而导致图案电阻不均匀;由于微观组织中孔隙增加,所以图案电阻率增加。结论在导电聚合物中掺入适量的纳米银颗粒是提高其直写图案导电性的有效途径,该直写图案不需要经过高温烧结,因此对基底材料的选择没有局限性,纳米银颗粒对直写图案导电性的促进作用机制在于为电子提供了更多的通路。该PP/AgNPs复合型墨水有望用于打印射频识别标签中的天线。     

石墨烯导电油墨的研究进展

目的 综述石墨烯导电油墨的制备工艺及其应用。方法 以查阅文献的形式了解石墨烯导电油墨的制备工艺, 比较分析不同制备方法得到的石墨烯导电相的特点, 阐述广义导电油墨的导电机理。重点介绍石墨烯导电油墨在电子器件和储能器件中的应用,并展望其发展前景。结果 目前对石墨烯导电油墨的制备工艺研究主要集中于油墨导电相的制备, 未来研究仍需关注连结料、 溶剂和助剂的选择。对石墨烯导电油墨的导电机理的研究尚未起步, 探讨石墨烯导电油墨的研究进展将有助于研究人员更好地了解并应用石墨烯导电油墨。结论 石墨烯导电油墨必将成为未来印制电子领域的关键材料。     

镓基液态金属导电油墨及其图形化应用

目的 提出发展液态金属导电油墨的基本途径及其对信息产业发展重要性。方法 从导电油墨的制备方法、液态金属粒子的物理特性、液态金属油墨图形化及其应用展开论述,全面总结液态金属导电油墨的技术现状以及深化对其的认识。结果 液态金属基导电油墨将比目前贵金银基导电油墨的成本低50倍,基于液态金属的导电油墨图形化印刷电子在智能防伪包装、柔性电子、生物医用等领域呈快速发展趋势。结论 镓基液态金属导电油墨及其印刷技术是一个崭新的技术革命,具有重要的研究价值和经济意义。     

掺石墨导电功能基元材料电热混凝土的研究

以石墨作为导电功能填料替代混凝土中部分基料,通过调节石墨导电功能基元材料的含量,使混凝土具有较低的电阻率,可作为致热体.通过对样品电阻率的研究,分析了石墨含量及不同测试方法对混凝土电阻率的影响;通过热效应分析,研究了石墨电热混凝土的致热效果和发热功率的稳定性,在通电120min内,混凝土块表面的最高温度达到了120.3℃,为设计高性能致热建筑材料提供了参考依据.     

导电油墨厚度对RFID标签天线辐射效率的影响

为提高RFID电子标签天线的辐射效率,从理论上分析了影响标签天线辐射效率的一系列因素,以偶极子和叠缝隙2种天线为研究对象,研究了导电油墨厚度对RFID标签天线的辐射效率的影响。结果表明:决定天线的辐射效率的是印刷标签天线所用的总油墨量,而不是整个天线结构中不同区域内油墨的分布情况。为实际RFID电子标签生产中导电油墨的控制和改进,提供一些指导。