[發(fā)明專利]石墨烯納米圖案的印刷方法及用于其的裝置和墨水

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580061448.7
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN107249858B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 楔勝權;金廷玹;金大鎬;張原碩;李建雄;韓重鐸
• 申請（專利權）人: 韓國電氣硏究院
• 主分類號: B29C64/165
• 分類號: B29C64/165;B33Y10/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張晶

本發(fā)明涉及石墨烯納米圖案的印刷方法。本發(fā)明提供氧化石墨烯納米圖案的印刷方法，其特征在于，包括以下步驟：向噴嘴供給溶劑中分散有氧化石墨烯片的墨水；將所述噴嘴定位在基板上的規(guī)定位置；以及從所述噴嘴排出所述墨水，同時沿著所述基板上的規(guī)定路徑移動所述噴嘴，從而印刷與所述噴嘴的移動路徑對應的氧化石墨烯納米圖案，在所述氧化石墨烯納米圖案的印刷步驟中，所述納米圖案是以氧化石墨烯片進行印刷，并通過調(diào)節(jié)噴嘴的拖動速度來控制所印刷的氧化石墨烯納米圖案的尺寸，其中所述氧化石墨烯片是通過在所述噴嘴與所述基板之間從所述噴嘴排出的所述墨水形成的彎液面內(nèi)的溶劑的蒸發(fā)來層積的，并且，還包括所印刷的氧化石墨烯圖案的熱還原、化學還原處理步驟。本發(fā)明中無需使用用于維持石墨烯形狀的基質(zhì)也可以印刷具有小于1微米的納米尺寸的氧化石墨烯圖案或石墨烯圖案。

技術領域

本發(fā)明涉及石墨烯納米圖案的印刷方法。

背景技術

石墨烯(graphene)是由碳原子組成的碳的同素異形體之一。通常石墨烯是指通過碳的sp²雜化形成的二維單片(two-dimensional single sheet)，其具有大的表面積，機械、熱、光學及電學特性非常優(yōu)異，并具有柔韌性和透明性。由此，作為用于實現(xiàn)新一代柔性電子元件的候選材料而備受矚目。

為了實現(xiàn)新一代的基于石墨烯的柔性元件，需要能夠大面積地將納米尺寸的石墨烯三維結構體制作在所需位置的三維圖型技術。

印刷電子(printed electronics)技術是將多種功能性墨水材料通過直接利用印刷工序，不僅可以制作智能手機、數(shù)碼相機、DVD(Digital Versatile Disc(數(shù)字通用光))、LCD(Liquid Crystal Display(液晶顯示器))等數(shù)碼家電，還可以制作電子紙、柔性物理化學傳感器等多種新一代柔性電子元件的技術。相比于現(xiàn)有工序，通過印刷工序制作電子元件具有多種優(yōu)點。首先，可實現(xiàn)無需昂貴的制作過程的多種工序，從而能夠顯著性地降低工序費用，還可以通過連續(xù)工序增加工序速度。此外，可減少用于維持工序的電等多種能耗而環(huán)保，并且可以只在所需部分選擇性地制作電子元件，從而能夠使不必要的化學廢棄物的排放最小化。此外，就印刷電子技術而言，很多墨水材料可以在低溫下進行工序，因此，與在柔軟的塑料基板上實現(xiàn)電子元件的柔性電子元件技術具有很高的工序適合性。

印刷電子技術中除了將平面的二維個體通過掃描、復印、打印的形式制作電子元件的方法以外，還有能夠制作三維圖案的三維印刷方法。三維印刷技術可以將橡膠、尼龍、塑料等絕緣體，以及不銹鋼、肽等金屬等材料作為三維設計數(shù)據(jù)的基礎，并通過層積制造法(additive manufacturing)，將實物模型、原型、工具及配件等進行形象化。隨著各種墨水及基板材料與精密印刷技術的發(fā)展與融合，這樣的二維和三維的印刷技術起著使過去在印刷電路板的電路、半導體的光掩模、顯示器的彩色濾光片等一些領域中的利用受到限制的印刷電子的領域成長為新的領域的導火索作用。尤其，三維印刷技術被認為可以在新型電子元件及配件的制造上提出劃時代的方向。

但是，利用現(xiàn)有的三維印刷技術，雖然可以通過將碳納米管或石墨烯等材料作為填料(filler)填充在塑料等基質(zhì)(matrix)中來制作最小具有幾十微米尺寸的結構體，但是無法制造只由純的石墨烯組成的三維納米結構體。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術問題

為了解決如上所述的現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明的目的在于提供具有小于1微米的納米尺寸的氧化石墨烯圖案及石墨烯圖案的印刷方法。

此外，本發(fā)明的目的在于提供無需使用用于印刷圖案的基質(zhì)的石墨烯納米圖案的印刷方法。

此外，本發(fā)明的目的在于提供可通過石墨烯片之間的結合力來維持圖案結構的石墨烯納米圖案的印刷方法。

此外，本發(fā)明的目的在于提供柔性石墨烯電子元件的印刷方法。