石墨烯包裹液滴的应用

发布日期：

2022-04-14

石墨烯和其他二维材料在可印刷电子领域提供了诱人的前景，这种吸引力的一部分是石墨烯具有比现有电子材料更容易在溶液中处理的固有优势。石墨烯和其他2D材料通常可以提供更大的柔性，允许它们沉积在纺织品上，从而实现可穿戴的电子产品。

石墨烯和其他二维材料在可印刷电子领域提供了诱人的前景，这种吸引力的一部分是石墨烯具有比现有电子材料更容易在溶液中处理的固有优势。石墨烯和其他2D材料通常可以提供更大的柔性，允许它们沉积在纺织品上，从而实现可穿戴的电子产品。

　　虽然石墨烯的灵活性和溶解性为新兴的可印刷电子产品领域打开了一些大门，但挑战仍然存在于那些希望将其用于功能性墨水的人。其中之一是“咖啡环”效应，这是所有可打印的电子墨水。咖啡环效应描述了墨水颗粒倾向于以高蒸发率流向液滴边缘，干燥后沉积在液滴边缘的现象，就像咖啡杯留下的痕迹一样。

　　英国研究人员提出了解决这个问题的方法。在观察沙拉酱的混合时，他们受到溶液的启发，他们意识到在液体乳液中加入石墨烯可能是有意义的。乳液是两种液体的混合物，通常不会像油和水一样混合。当然，一些传统的乳液是由一些两亲性物质稳定的不混溶液体的混合物。化学家可能已经知道，这些两亲稳定剂通常是表面活性剂，一种如洗涤剂中的那些具有疏水和亲水端的小分子。这种表面活性剂稳定的乳液的问题是，所得液体通常不会保留初始加入乳液中的物质的所有功能特性，一旦所有物质混合在一起。例如，当研究人员使用氧化石墨烯制备表面活性剂稳定的乳液时，获得的材料没有保留如互联和传感所需的导电性其诱人的功能特性。在这项研究中，研究人员创建了一种即使在液态下也具有导电性的乳液，成功地用石墨烯和二硫化钼的几个原子膜稳定了乳液。

　　该乳液不仅适用于单层喷墨打印电子产品，还适用于通过附加制造技术实现更复杂的3D结构。研究团队已经开发出分散、乳化、组装网络、沉积、理解和测量表面能的工艺，甚至可以制备弹性复合传感器。

　　研究人员希望将其应用于电池技术,虽然使用该技术开发的初始设备是弹性复合传感器。研究人员认为，他们可以用石墨烯乳液封装电池的电极材料。因为锂离子电极需要一种机制来在电极材料明显膨胀的循环过程中保持结构、导电性和完整性,这种乳液有助于控制电池的结构和性能。除了电池，研究人员认为这种结构控制可能在许多应用中证明是有用的，例如用于热管理的相变材料和光电子的电荷转移界面。

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