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柔性電子印刷技術在不斷進步,但對于柔性電子產品的室溫制造,現(xiàn)有印刷方法還有諸多問題。油墨配置過于復雜,物理性能不夠理想,長時間后處理,使器件制作過程過于復雜。浙江大學農業(yè)信息智能實驗室平建峰團隊報道了一種基于MXene水性墨汁的室溫直接打印技術,可在多種柔性基底上實現(xiàn)無線可穿戴電子器件的直接適形打印,且無需印后退火等繁瑣處理工序。
過渡金屬碳氮化物納米片(MXene)作為一個新興的二維材料家族受到了越來越多的關注。具有高電導率的特點,又具備組分靈活可調,最小納米層厚可控等優(yōu)勢,已在儲能、吸附、傳感器、導電填充劑等領域有諸多應用。
論文作者制備了一種具有高單層比(>90%)和窄片徑分布特點的無添加MXene水性高濃度油墨,在室溫打印后保持形狀和快速干燥,打印的功能電路無需高溫退火等后處理工序。在室溫使用點膠技術在改性基底上實現(xiàn)了線間距為3μm,線寬為120μm的打印,制備的功能器件,具有高導電性和空間均勻性(導電率波動不超過0.43%)、高機械柔韌性。室溫直接打印可使得打印基體具有更廣范圍的可選擇性,為實現(xiàn)在不規(guī)則形狀的植物葉片上的打印提供了可能性。
論文作者使用MXene水性油墨制備了近場通訊天線,可以實現(xiàn)無線信息識別和能量傳遞功能。打印的具有溫度測量功能的射頻識別標簽,可以遠距離監(jiān)測葉溫和人體表面溫度。
圖文展示
圖1:可印刷的無添加劑MXene水性油墨的特征
圖2:粘性MXene水性油墨的直接印刷
圖3:MXene NFC設備的演示
圖4:MXene RFID溫度傳感系統(tǒng)的演示
MXene水性油墨室溫直接打印可使各種功能模塊能被快速地制造并集成,在物聯(lián)網(wǎng)、智能標簽、環(huán)境監(jiān)測、農業(yè)傳感、健康監(jiān)測、5G等多個柔性電子制造領域將具有巨大應用潛力。
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