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、...     

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。     

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.     

纳米管协同碳纳米管导电纸对石墨负极性能的影响

以碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes)为导电剂,协同以碳纳米管和纸纤维复合成的CNTs导电纸为集流体,对石墨负极进行电化学改性。石墨化处理碳纳米管作为负极的添加相,采用XRD、SEM和TGA对其分析。结果表明,对比单纯的石墨/铜箔负极,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/铜箔负极,电池比容量由304mAh/g变为308mAh/g,相差不大,但循环效率由86%升至92%;使用CNTs导电纸做集流体时,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/CNTs导电纸负极,比容量由308mAh/g升至401mAh/g,提高30%,循环效率由92%升至95%,提高3%。说明碳纳米管协同CNTs导电纸对石墨负极具有积极的改性意义。     

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。     

基于电子标签导电油墨厚度的研究

在电子标签的印制中,采用分层印刷电子标签天线的思路,提出了分层蝶形天线模型,并进行了仿真模拟,研究了墨层厚度对蝶形天线辐射效率的影响。由仿真结果分析可知:不同区域电流密度的高低影响分层天线的辐射效率,在天线上找到了分层最佳点,分层天线的辐射效率比单层天线高。解决了印刷天线墨层厚度与辐射效率矛盾的问题。     

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。     

铜基无颗粒型导电墨水的性能研究

目的通过测定导电涂层电阻率来确定导电墨水的最佳制备工艺参数。方法以醋酸铜为前驱体,N,N-二甲基乙醇胺为络合剂,甲酸为还原剂,制备导电性高的铜基无颗粒型导电墨水。采用化学还原法制备铜基无颗粒型导电墨水,通过正交实验研究烧结温度、烧结时间以及Cu2+∶H+∶NH4+的比例对涂层导电性的影响,确定最佳的制备工艺。结果制备的铜基无颗粒型导电墨水在弱碱性环境下较稳定,墨水中的Cu2+,H+,NH4+的最佳物质的量之比为1∶3∶3。该配方的墨水具有很高的稳定性能和导电性能,在玻璃基材上滴涂经160℃下热处理30 min,得到的涂层电阻率仅为0.18μ?·m。结论初步实现了铜基无颗粒型导电墨水的低温烧结。     

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。     

纳米铜导电油墨的制备及其应用

综述了纳米铜粒子的制备方法,即机械球磨法、辐射合成法、物理气相沉积法等物理制备法及化学制备法,探讨了改进纳米铜导电油墨防氧化、低温烧结、导电性能等关键问题,以及纳米铜导电油墨在印刷RFID电子标签、薄膜开关、触摸屏等方面的应用,并提出纳米铜导电油墨未来的研究方向为：抗氧化、低温烧结、多种印刷方式及产品应用等研究。     

导电油墨在包装防伪印刷中的应用研究

在分析影响导电油墨电阻值因素的基础上,设计了丝网印刷工艺,在不同承印物上印刷了导电油墨条码,经过测量承印物上充分干燥后的导电油墨条码的电阻值,对电阻值数据进行了分析和处理,探讨了使用导电油墨电阻值防伪的可行性。结果表明,不同网目线数的网版印刷的导电油墨条码的电阻值也不同,所以用导电油墨印制条形码,使条形码增加了一项电阻防伪功能。