avatar avatar 我的文献 基于织物印制的石墨烯导电浆制备及性能 作者 宋伟华 单位 江南大学 导师 王潮霞 关键词 石墨烯; 聚苯胺; 银; 导电浆; 印制
摘要
石墨烯作为一种新型二维碳材料,由于其独特的化学结构和优异的电学、热学和力学性能而备受关注,在许多领域都有很大的潜在应用。制备石墨烯导电织物比较常用的的方式是浸涂法,但这种方式往往需要进行多次重复整理,过程繁琐。石墨烯导电浆可以被直接印制到织物上得到石墨烯导电织物,赋予织物优异的导电性的同时,还可以用于在织物上印制精细导电电路。将制备的氧化石墨烯分散液与合成的水性聚氨酯通过溶液共混制得氧化石墨烯/水性聚氨酯(GO/WPU)导电浆,通过丝网印花的方式印制到棉织物上,然后用保险粉将氧化石墨烯还原得到还原氧化石墨烯/水性聚氨酯(RGO/WPU)导电浆印制织物。XPS结果中C/O比值从2.92增大到3.55证明了还原的有效性。SEM图中可以看到GO和WPU均匀分布在纤维表面,没有明显的团聚。GO/WPU导电浆为假塑性流体,可以用于印制精细图案。GO/WPU 1.2%导电浆印制的线条宽度为1,2,3,4,5 mm电路还原后的单位长度电阻分别为29.1,20.9,17.3,14.1,10.8 MΩ/cm。RGO/WPU导电浆印制织物的紫外线透过率都不超过5%,随着氧化石墨烯用量的增加而下降,说明它们都具有良好的紫外线防护能力,RGO/WPU 1.2%导电浆印制织物的紫外防护系数(UPF值)达到了757,相当于对照棉织物的98倍。RGO/WPU导电浆印制织物的K/S值随氧化石墨烯用量的增加而增大,虽然印花织物的干、湿摩擦牢度随氧化石墨烯用量的增加而降低,但是它们都具有优异的耐水洗性能,可达4-5级和5级。制备微波热膨胀石墨烯(G),然后在其表面原位聚合形成聚苯胺(PANI),通过离心制得G/PANI导电浆,印制到涤纶织物上得到G/PANI导电浆印制织物。SEM图中可以看到G表面有很多PANI小颗粒。G/PANI导电浆都是假塑性流体,可以印制精细的图案。G/PANI导电浆的导电性随体系中G含量的增加而增加,G/PANI 25导电浆印制织物的导电性最好,方块电阻为0.6 kΩ/sq。将G/PANI 25导电浆印制成线条宽度分别为1,2,3,4,5 mm导电电路,发现导电电路单位长度的电阻随着线路宽度的增加而减小,分别为2495.1,1132.5,836.2,558.7,418.7Ω/cm。直接将高浓度的氧化石墨烯印制在棉织物上,然后浸渍银氨溶液,用L-抗坏血酸同时对氧化石墨烯及其上面吸附的银离子进行还原制备还原氧化石墨烯-银导电织物(Cotton-RGO-Ag)。通过红外和XRD对Cotton-RGO-Ag的基团和晶体结构进行分析。通过拉曼和XPS对Cotton-RGO-Ag中氧化石墨烯的还原程度进行表征。银氨溶液中硝酸银的浓度和浸渍时间以及氧化石墨烯的印制次数对导电电路的导电性影响很大,当银氨溶液中硝酸银的浓度为10 mg/mL,浸渍时间为15 min,氧化石墨烯浆的印制次数为12次时,导电电路的方块电阻为3.6Ω/sq。沿织物经、纬和对角线方向制备线条宽度为1,2,3,4,5 mm的导电电路,其单位长度电阻都随着线条宽度变小而增大,在线条宽度为5 mm时的单位长度电阻分别为3.2,3.6,2.2Ω/cm。
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