CN109003745A - 一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法 - Google Patents

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王璐
尹国杰
张少文
李娟�
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Abstract

本发明涉及一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，超临界二氧化碳流体耦合超声波的特性将原料石墨粉剥离为石墨烯，以溶有稳定剂和助剂的有机溶剂作为分散介质，通过高速离心技术制备成石墨烯导电油墨，将所得石墨烯导电油墨打印在PI柔性基板上构建石墨烯柔性电极，当透光率为60％时，测得方阻低至0.81kΩ/□，电导率可达到9.24×103S/m，具有机械柔韧好，粘附性强，导电性高的优势。本发明方法不仅制备过程简单，操作步骤少，效率高，材料浪费低，而且能兼容于多种基板，可广泛应用于各种材料柔性电极的构建。

Description

一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法
技术领域
本发明属于电极材料制备与加工技术领域，具体涉及到一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法。
背景技术
柔性电极是太阳能电池、有机电致发光器件(OLED)、有机光伏器件(OPV)、液晶显示器(LED)、触摸屏等光电器件的核心部件之一，广泛应用在手机触摸屏、计算机显示器、电视、汽车导航仪、太阳能电池等领域。石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道形成的具有六角形呈窝状晶格平面结构的一种二维碳质材料。特殊的结构使石墨烯在常温下电子迁移率高达15000cm2/V·s，而电阻率只约10-6Ω·cm，在可见光区的透光率达97.7％，而且原料石墨来源丰富成本低，是目前柔性导电材料ITO(铟锡氧化物)的理想替代品。
喷墨打印是通过喷嘴将液滴喷射到不同基质材料上来制备柔性电极或功能设备。喷墨打印技术具有材料利用率高，低温，价格低廉，可直接书写团，操作步骤少和能兼容于多种基质，适用于大面积生产等诸多优势，因此打印石墨烯柔性电极受到了人们的广泛关注。近几年来，基于喷墨打印技术，发展了多种基于石墨烯或衍生物的油墨，制备了如传感器、导电膜、太阳能电池等各类电子元件。但这些石墨烯类油墨大都是采用氧化还原石墨烯或超声液相石墨烯，由于石墨烯存在缺陷或溶剂残留，使制备的电子元件存在导电率不高而使应用受到限制。因此，需要开发一种高导电石墨烯柔性电极及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法。本发明制得的高导电石墨烯柔性电极具有机械柔韧性好、导电性高的优点，在手机触摸屏、计算机显示器、汽车导航仪、太阳能电池等领域有极广泛的应用。
本发明所采用的技术方案是：一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备：
首先将稳定剂和助剂溶于有机溶剂中作为石墨烯的分散介质，其中稳定剂:助剂:有机溶剂的重量比为1:1:50～100；采用超声波耦合超临界二氧化碳流体的特性将原料石墨粉剥离为石墨烯，再将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间为30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨；
(2)打印基板的清洗与处理：
将基板用去离子水清洗，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：
将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在墨盒中并使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度为60～100℃，精确调节打印机的操作参数使墨滴均匀地从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在基板上打印图形；
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为80～120℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置退火温度为200～450℃，退火时间为10～40min，退火后在基板上即形成石墨烯柔性电极。
本发明还可采用以下技术措施进一步实现：
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，步骤(1)中石墨烯导电油墨制备的具体过程为：取0.5～2g的天然石墨粉或膨胀石墨粉加入高压不锈钢反应釜内并密封，待反应釜的温度达到预设的温度值后，将二氧化碳通过高压泵泵入反应釜内，使反应釜内压力达到预设的压力后，开启超声波发生系统；所述预设温度值为40～60℃，预设压力为8～18Mpa，在该条件下采用超声波辅助反应0.5～4h，超声波功率控制为60～240W，反应完成后，快速泄压，将生成的石墨烯及部分未剥离的石墨粉分散于步骤(1)所述的分散介质中，将分散均匀后的石墨烯分散液放入离心设备中，通过高速离心除去未剥离的石墨粉和大片的石墨烯，最终得到石墨烯导电油墨。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，所得石墨烯导电油墨的组成以重量分数计包括：导电剂0.5～5.0％、稳定剂1～5.0％、助剂1～20％、有机溶剂70～97％，所述导电剂为石墨烯；所得石墨烯导电油墨的黏度和表面张力分别为4～25mPa﹒s和25～50mN/m。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，步骤(1)中所述的稳定剂为乙基纤维素、羧甲基纤维素或醋酸纤维素中的一种；所述的助剂为松油醇、乙二醇或二乙二醇中的一种；所述的有机溶剂为乙醇、环己酮和异丙醇中的一种。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，步骤(3)所述的喷墨打印机为压电式喷墨打印机，标准墨滴体积为10pL。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，优选地，步骤(5)的退火温度为300℃，退火时间为30min。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，步骤(2)所述的基板为PI基板(即聚酰亚胺膜)或载玻片基板。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，构建的石墨烯柔性电极从上到下依次包括：石墨烯导电层、等离子层、PI柔性基板层或载玻片基板层；构建于载玻片基板上的石墨烯电极用于测试透光率和导电性。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，所得石墨烯柔性电极可应用于场效应晶体管、传感器件和显示器件等领域。
前述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其中，所得石墨烯柔性电极在透光率为60％时，其方阻低至0.81kΩ/□，电导率达到9.24×103S/m。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明将超声波辅助超临界二氧化碳体系下剥离的石墨烯用于配制导电油墨，该法为物理剥离过程，石墨烯不经过氧化还原，因而其表面不含氧基团和缺陷，可保证石墨烯的完美特性，尤其是其优异的导电性。
(2)本发明在打印前将基板进行等离子体处理，使基板表面形成高疏水特性，当导电油墨的球形液滴沉积在基板上时，石墨烯限制在小的区域中，促进了石墨烯与基底的粘合，形成了均一和规则的石墨烯分布，抑制了“咖啡环效应”的形成。
(3)本发明的石墨烯柔性电极采用喷墨打印技术构建，不仅制备过程简单，操作步骤少，效率高，材料浪费少，而且能兼容于多种基板，可广泛应用于各种材料柔性电极的构建。
(4)本发明石墨烯柔性电极在透光率约为60％时，方阻低至0.81kΩ/□，电导率可达到9.24×103S/m，能经受多次弯曲循环和各种角度折叠后，具有机械柔韧性好、粘附性强、导电性高的优点。
附图说明
图1为本发明所用导电油墨中石墨烯的透射电子显微镜图。
图2为打印于PI基板上的石墨烯柔性电极照片。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
本发明是将石墨烯导电油墨通过喷墨打印技术，打印在氧等离子体处理过的PI柔性基板和载玻片上，真空干燥后，再将打印后的基板经退火处理，得到机械柔韧性好、导电性高的石墨烯柔性电极。具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备：
首先将稳定剂乙基纤维素和助剂乙二醇溶于有机溶剂环己酮中作为石墨烯的分散介质，其中乙基纤维素：乙二醇：环己酮的重量比为1:1:50～100；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，质量分数为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：
将PI基板和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：
将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将PI基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度为60～100℃，精确调节打印机的操作参数使墨滴均匀地从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在PI基板上打印图形；
按照同样的方法在载玻片基板上打印图形；
所述喷墨打印机是采用压电式喷墨打印机Dimatix(型号：DMP2800,Dimatix-Fujifilm公司)，打印机配备有墨盒(DMC-11610)和16个喷嘴的喷头，标准墨滴体积10pL。
(4)将打印上图形的PI柔性基板和载玻片基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为80～120℃，时间为12h；真空干燥后在各基板上形成石墨烯电极，后经步骤(5)进行退火处理；
(5)PI基板和载玻片基板上石墨烯打印电极的退火处理：
将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置退火温度为200～450℃，退火时间为10～40min，退火后在PI基板和载玻片基板上形成石墨烯柔性电极。优选地，退火温度为300℃，退火时间为30min。
进一步，步骤(1)中石墨烯制备的具体过程为：取0.5～2g的天然石墨粉或膨胀石墨粉加入高压不锈钢反应釜内并密封，待反应釜的温度达到预设的温度值(40～60℃)后，将二氧化碳通过高压泵泵入反应釜内，使反应釜内压力达到预设压力(8～18MPa)后，开启超声波发生系统，在该条件下采用超声波辅助反应0.5～4h，超声波功率为60～240W，反应完成后，快速泄压，生成的石墨烯及部分未剥离的石墨粉在分散介质中分散均匀后放入离心设备中，通过高速离心除去未剥离的石墨粉和大片的石墨烯，最终得到石墨烯导电油墨。
所得石墨烯导电油墨的组成以重量分数计包括：导电剂(石墨烯)0.5～5.0％、稳定剂1～5.0％、助剂1～20％、有机溶剂70～97％。经测定，所得石墨烯导电油墨的黏度和表面张力分别为4～25mPa﹒s和25～50mN/m，可满足喷墨打印对油墨流体特性的要求。
所述的稳定剂可以选用乙基纤维素、羧甲基纤维素或醋酸纤维素中的一种；所述的助剂可以选用松油醇、乙二醇或二乙二醇中的一种；所述的有机溶剂可以选用乙醇、环己酮和异丙醇中的一种。
所得石墨烯电极的机械柔韧性评价过程为：将打印在PI基板上并经退火处理的电极经过多次弯曲循环和各种折叠角度变形后，测试石墨烯电极的电阻率的变化。石墨烯电极的导电性是采用四电极测试系统进行测试。所制备的石墨烯柔性电极，可用于场效应晶体管、传感器件或显示器件等。
本发明是将石墨烯导电油墨采用喷墨打印技术在PI柔性基板及载玻片上构建石墨烯电极，其电极的组合层均包括三层结构，从上到下依次为：石墨烯导电层、等离子层、PI柔性基板层或载玻片基板层。构建于载玻片基板上的石墨烯电极的目的是用于测试透光率和导电性。在透光率(λ＝550nm)为60％时，测得方阻低至0.81kΩ/□(电导率可达到9.24×103S/m)，具有机械柔韧好，粘附性强，导电性高的优势。本发明方法不仅制备过程简单，操作步骤少，效率高，材料浪费低，而且能兼容于多种基板，可广泛应用于各种材料柔性电极的构建。
实施例1
一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备。首先将稳定剂羧甲基纤维素和助剂松油醇溶于有机溶剂异丙醇中作为石墨烯的分散介质，其中羧甲基纤维素：松油醇：异丙醇的重量比为1:1:50；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，反应温度为40℃，压力为10.0MPa，超声波功率控制在120W，超声时间为2h。将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，质量分数为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：将PI基板和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度60℃，精确的调节打印机的操作参数使墨滴均匀的从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在各种基板上打印图形。
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为80℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置管式炉温度为250℃，退火时间为15min。退火后在PI基板或载玻片基板上即形成石墨烯电极。
其中在载玻片上的电极用于测试电极的透光率和导电性，在PI基板上的电极用于测试机械柔韧性和导电性。当重复打印30次时，所得石墨烯电极在透光率为60％时，其方阻低至1.4kΩ/□。
实施例2
一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备。首先将稳定剂醋酸纤维素和助剂松油醇溶于有机溶剂环己酮中作为石墨烯的分散介质，其中醋酸纤维素：松油醇：环己酮的重量比为1:1:70；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，反应温度为50℃，压力为12.0MPa，超声波功率控制在240W，超声时间为2h。将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，质量分数为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：将PI和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度80℃，精确的调节打印机的操作参数使墨滴均匀的从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在各种基板上打印图形。
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为80℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置管式炉温度为300℃，退火时间为30min。退火后在PI基板或载玻片基板上即形成石墨烯电极。
其中在载玻片上的电极用于测试电极的透光率和导电性，在PI基板上的电极用于测试机械柔韧性和导电性。当重复打印30次时，所得石墨烯柔性电极在透光率为60％时，其方阻低至0.81kΩ/□。
实施例3
一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备。首先将稳定剂乙基纤维素和助剂松油醇溶于有机溶剂乙醇中作为石墨烯的分散介质，其中乙基纤维素：松油醇：乙醇的重量比为1:1:85；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，反应温度为60℃，压力为15.0MPa，超声波功率控制在240W，超声时间为60min。将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，固含量为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：将PI和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度100℃，精确的调节打印机的操作参数使墨滴均匀的从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在各种基板上打印图形。
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为100℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置管式炉温度为350℃，退火时间为30min。退火后在PI基板或载玻片基板上即形成石墨烯电极。
其中在载玻片上的电极用于测试电极的透光率和导电性，在PI基板上的电极用于测试机械柔韧性和导电性。所得石墨烯柔性电极在透光率为60％时，其方阻低至1.2kΩ/□。
实施例4
一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备。首先将稳定剂乙基纤维素和助剂乙二醇溶于有机溶剂环己酮中作为石墨烯的分散介质，其中乙基纤维素：乙二醇：环己酮的重量比为1:1:95；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，反应温度为50℃，压力为8.0MPa，超声波功率控制在240W，超声时间为60min。将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，固含量为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：将PI和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度100℃，精确的调节打印机的操作参数使墨滴均匀的从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在各种基板上打印图形。
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为120℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置管式炉温度为400℃，退火时间为30min。退火后在PI基板或载玻片基板上即形成石墨烯电极。
其中在载玻片上的电极用于测试电极的透光率和导电性，在PI基板上的电极用于测试机械柔韧性和导电性。所得石墨烯电极在透光率为60％时，其方阻低至1.1kΩ/□。
实施例5
一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备。首先将稳定剂羧甲基纤维素和助剂二乙二醇溶于有机溶剂环己酮中作为石墨烯的分散介质，其中羧甲基纤维素：二乙二醇：环己酮的重量比为1:1:100；选用石墨粉为原料，采用超声波辅助超临界二氧化碳为剥离条件，反应温度为45℃，压力为18.0MPa，超声波功率控制在120W，超声时间为3h。将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨，其中石墨烯的浓度为1.0mg/mL，固含量为0.75％。
(2)打印基板的清洗与处理：将PI和载玻片基板用去离子水清洗后，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在喷墨打印机的墨盒中使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度80℃，精确的调节打印机的操作参数使墨滴均匀的从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在各种基板上打印图形。
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥温度为90℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置管式炉温度为450℃，退火时间为30min。退火后在PI基板或载玻片基板上即形成石墨烯电极。
其中在载玻片上的电极用于测试电极的透光率和导电性，在PI基板上的电极用于测试机械柔韧性和导电性。所得石墨烯电极在透光率为60％时，其方阻低至1.3kΩ/□。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)石墨烯导电油墨的制备：
首先将稳定剂和助剂溶于有机溶剂中作为石墨烯的分散介质，其中稳定剂:助剂:有机溶剂的重量比为1:1:50～100；采用超声波耦合超临界二氧化碳流体的特性将原料石墨粉剥离为石墨烯，再将剥离后的石墨烯分散于分散介质中形成石墨烯分散液；最后在离心机转速为10000转/min，离心时间为30min的条件下，除去未剥离的石墨和大片的石墨烯，即得石墨烯导电油墨；
(2)打印基板的清洗与处理：
将基板用去离子水清洗，放入无水乙醇中用超声波清洗机清洗30min后取出，并用去离子水冲洗，冲洗过的基板用N2吹干后。最后在常温下用氧等离子体机处理1h后，备用；
(3)石墨烯电极的喷墨打印：
将步骤(1)得到的石墨烯导电油墨装在墨盒中并使之平衡；将基板放在打印机上配备的真空加热板上，设置最大加热温度为60～100℃，精确调节打印机的操作参数使墨滴均匀地从每个喷嘴喷出，并且不形成拖尾和卫星点，然后在基板上打印图形；
(4)将打印上图形的基板进行真空干燥处理，真空干燥的温度为80～120℃，时间为12h；
(5)将经步骤(4)真空干燥后的基板放在管式炉中，在空气气氛下，设置退火温度为200～450℃，退火时间为10～40min，退火后在基板上即形成石墨烯柔性电极。
2.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中石墨烯导电油墨制备的具体过程为：取0.5～2g的天然石墨粉或膨胀石墨粉加入高压不锈钢反应釜内并密封，待反应釜的温度达到预设的温度值后，将二氧化碳通过高压泵泵入反应釜内，使反应釜内压力达到预设的压力后，开启超声波发生系统；所述预设温度值为40～60℃，预设压力为8～18Mpa，在该条件下采用超声波辅助反应0.5～4h，超声波功率控制为60～240W，反应完成后，快速泄压，将生成的石墨烯及部分未剥离的石墨粉分散于步骤(1)所述的分散介质中，将分散均匀后的石墨烯分散液放入离心设备中，通过高速离心除去未剥离的石墨粉和大片的石墨烯，最终得到石墨烯导电油墨。
3.如权利要求2所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：所得石墨烯导电油墨的组成以重量分数计包括：导电剂0.5～5.0％、稳定剂1～5.0％、助剂1～20％、有机溶剂70～97％，所述导电剂为石墨烯；所得石墨烯导电油墨的黏度和表面张力分别为4～25mPa﹒s和25～50mN/m。
4.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的稳定剂为乙基纤维素、羧甲基纤维素或醋酸纤维素中的一种；所述的助剂为松油醇、乙二醇或二乙二醇中的一种；所述的有机溶剂为乙醇、环己酮和异丙醇中的一种。
5.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的喷墨打印机为压电式喷墨打印机，标准墨滴体积为10pL。
6.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤(5)的退火温度为300℃，退火时间为30min。
7.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的基板为PI基板或载玻片基板。
8.如权利要求7所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：构建的石墨烯柔性电极从上到下依次包括：石墨烯导电层、等离子层、PI柔性基板层或载玻片基板层；构建于载玻片基板上的石墨烯电极用于测试透光率和导电性。
9.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：所得石墨烯柔性电极应用于场效应晶体管、传感器件和显示器件。
10.如权利要求1所述的高导电石墨烯柔性电极的制备方法，其特征在于：所得石墨烯电极在透光率为60％时，其方阻低至0.81kΩ/□，电导率达到9.24×103S/m。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110596376A (zh) * 2019-10-17 2019-12-20 桂林理工大学 一种电阻免疫层析传感器的制备方法
CN111704830A (zh) * 2020-07-22 2020-09-25 广东一纳科技有限公司 一种膨胀石墨来源的石墨烯油墨及其制备方法和应用
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