Page 68 - 现代电子技术及应用研究

Research on Modern Electronic Technology and Application
现代电子技术及应用研究

（一）印刷电子材料
1. 石墨烯
石墨烯是一种碳原子以 sp² 杂化方式连接而成，再堆积成单层，变成如同蜂
窝状的二维碳纳米级材料。2004 年，Novoselov 等人成功分离出石墨薄片。它是

目前世界上已知的最薄的二维材料，一层石墨烯的厚度仅有 0.35nm。石墨烯独
特的结构使其具有优异的光、电、热及柔性机械性能。对印刷电子材料来说，目
前应用于石墨烯的制备方法主要为利用 Hummers 法制备氧化石墨烯，再采用其
他方法将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯。由于大的比表面积以及片层之间的

范德华力，使得石墨烯容易聚集，因此单层或层数较少的石墨烯难以独立存在，
而层数往往会直接使它的性能受到影响，只有单层或者层数较少时，石墨烯才能
发挥其应有的导电性等。同时，石墨烯化学性质稳定，与其他介质不易发生化学
反应，只溶于几种特殊的强极性溶剂，难溶于水和一些常见的有机溶剂，极大阻

碍了对石墨烯的研究和应用探索。因此，在制备柔性电子器件时，通常采用复合
和改性的策略对石墨烯进行处理使其可以与其他溶剂结合制成各种器件，以满足
多种需求，通过可变的图案设计和精巧的微结构设计装配操作，可以实现印刷制
备电子电路、超级电容器、压力传感器、智能传感标签等各种石墨烯电子器件。

Wang 等人利用石墨烯和丝蛋白制作了一种复合油墨，将油墨通过手写等方
式置于人的皮肤上，再连接上银电极，即可成为监控体温、脉搏等人体健康数据
的电子传感纹身。同时纹身也不会对人身体产生任何伤害，被破坏后仅需 1 滴水
便可以自动修复。可见石墨烯油墨在功能传感器、医疗保健领域有着广阔的前景。

2. 碳纳米管
碳纳米管是由碳原子呈六边形排列而构成的数层到数十层的同轴圆管。碳纳
米管可以看作是由石墨片卷绕而成的无缝中空管状。单壁碳纳米管仅由一层石墨
片卷曲层，多壁碳纳米管则由两层以上的石墨片卷曲层，长径比很高。得益于其

较高的长径比以及较高的柔韧性，碳纳米管易于扭曲缠绕，很多碳纳米管宏观上
呈丝状、膜状或是阵列状，便于直接操控、合成或者裁剪。碳纳米管作为一维纳
米级材料的重要代表，具有多方面的优异性能。其良好的导电导热性能以及化学
稳定性，使得它非常适用于柔性印刷电子器件领域上。

3. 炭黑
炭黑（CB）也是印刷制备柔性电子中常见的碳材料之一，是一种轻、松而

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