[發明專利]石墨烯油墨及石墨烯線路的制作方法

無效

• 申請號: 201310352522.3
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104292984A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 吳以舜;謝承佑;鄭叡駿;彭晟書
• 申請（專利權）人: 安炬科技股份有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/03;H05K3/12
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種石墨烯油墨，以及利用該石墨烯油墨制作線路的方法。

背景技術

導電油墨目前廣泛應用于噴涂式電子組件或電子線路上，美國專利案US7834295即揭露一種印刷式點火器的裝置，該案使用一導電材料與黏結劑制備一導電油墨，再利用噴涂的方式制作該裝置。美國專利案US7097788則揭露一種制備導電油墨的方法，該方法通過研磨的方式形成異向性的導電粒子，再加入溶劑中制備成導電墨水，且不需要經過高溫硬化的步驟即可形成電子組件，該導電墨水可應用于電化學傳感器。

單層石墨，又稱為石墨烯(graphene)，是一種由單層碳原子以石墨鍵(sp2)緊密堆積成二維蜂窩狀的晶格結構，因此僅有一個碳原子的厚度，石墨鍵為共價鍵與金屬鍵的復合鍵，可說是絕緣體與導電體的天作之合。2004年英國曼徹斯特大學Andre?Geim與Konstantin?Novoselov成功利用膠帶剝離石墨的方式，證實可得到單層的石墨烯，并獲得2010年諾貝爾物理獎。

石墨烯是目前世界上最薄也是最堅硬的材料，導熱系數高于納米碳管與金剛石，常溫下其電子遷移率亦比納米碳管或硅晶體高，電阻率比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。將石墨烯應用于導電油墨，預期將更進一步提升導電油墨的導電性，拓展應用范圍。美國專利案US20100000441即揭露一種由石墨烯組成的導電油墨，該石墨烯占整體導電油墨的體積的0.001％以上。

然而，由于石墨烯的先天納米結構，其堆積密度遠小于0.01g/cm3，亦即體積龐大，且容易因凡德瓦爾力產生大量團聚，即便具有非常優異的各項物理特性，對于量產乃至于工業應用而言，都是非常棘手的難題，不僅難以發揮其特性，甚至造成衍生產品的負面效果。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種石墨烯油墨，該石墨烯油墨包含：分散溶液、高分子黏結劑，以及多個石墨烯片，分散溶液至少包含一溶劑，且該分散溶劑的表面張力為35mJ/m2與55mJ/m2之間，占該石墨烯油墨的99wt％以上，該高分子黏結劑溶解于該分散溶液中，而與該分散溶液共同形成一膠態溶液，該高分子黏結劑占該石墨烯油墨的0.01～0.5wt％，該石墨烯片分散于該膠態溶液中，而石墨烯片懸浮濃度占該石墨烯油墨的0.1～5wt％，其中該石墨烯油墨的黏度小于100cp，且其表面電位大于30mV或小于-30mV。

本發明的另一目的是提供一種石墨烯線路的制作方法，該方法包含：石墨烯油墨制備步驟、遮蔽步驟、油墨噴涂步驟、固化步驟以及移除步驟。石墨烯油墨制備步驟是制備前述的石墨烯油墨。遮蔽步驟是在一絕緣基板上，形成一圖案化光阻層，或是設置一圖案化屏蔽。油墨噴涂步驟是在絕緣基板上噴涂石墨烯油墨，而使得石墨烯油墨形成在未被該圖案化光阻層或該圖案化屏蔽遮蔽的絕緣基板的表面上。固化步驟是加熱該石墨烯油墨，使得石墨烯油墨中的揮發性液體充分揮發，而使得石墨烯油墨固化。移除步驟是以化學方式移除該圖案化光阻層或是以機械力方式移除圖案化屏蔽，而使得該絕緣基板的表面留下由石墨烯油墨固化所形成的石墨烯線路，其中該絕緣基板可以為傳統印刷電路基板所使用的PET基板、BT基板、玻璃纖維基板，或是玻璃、膠帶等，而能夠制成電路板、導電玻璃、導電膠帶等多種產品。

利用石墨烯高導電、熱的特性，先將石墨烯制作為油墨狀，從而易于噴涂于產品的表面，配合圖案化的方式來形成線路，或是導電薄膜，而使得石墨烯具體的產品化。

附圖說明

圖1為本發明石墨烯線路的制作方法的流程圖。

其中，附圖標記說明如下：

S1石墨烯線路的制作方法

S10石墨烯油墨制備步驟

S20遮蔽步驟

S30油墨噴涂步驟

S40固化步驟

S50移除步驟

具體實施方式

以下配合圖式及組件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使熟悉本領域的技術人員在研讀本說明書后能據以實施。

本發明所提供的石墨烯油墨，包含：一分散溶液、一高分子黏結劑、以及多個石墨烯片，該分散溶液占該石墨烯油墨的99wt％以上，且至少包含一溶劑，使得該分散溶劑的表面張力為35mJ/m2與55mJ/m2之間；該高分子黏結劑溶解于該分散溶液中，共同形成一膠態溶液，該高分子黏結劑占該石墨烯油墨的0.01～0.5wt％；該石墨烯片充分分散于該膠態溶液中，石墨烯片懸浮濃度大約占該石墨烯油墨的0.1～5wt％，其中該石墨烯油墨的黏度小于100cp，且其表面電位大于30mV或小于-30mV。