[發明專利]一種控制碳基材料表面印刷均勻度的方法

有效

• 申請號: 201910257891.1
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109777207B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 方海平;石國升;楊海軍;侯錚遲
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: C09D125/06
• 分類號: C09D125/06;C09D1/00;C09D7/61;C09D7/63;C08J7/04;C08L67/02;C08L79/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發明公開了一種控制碳基材料表面印刷均勻度的方法。該方法中用于所述印刷的材料中含有離子，所述印刷的基底材料為含有π鍵的碳基材料；用于所述印刷的材料中離子的濃度大于0.000001mol/L。本發明的方法過程簡單，易于操作，可精確控制石墨烯/碳基表面咖啡環效應，以提高印刷/涂布圖案質量，具有良好的應用前景。

本申請要求申請日為2018年4月2日的中國專利申請CN201810284846.0的優先權。本申請引用該中國專利申請的全文。

技術領域

本發明涉及一種控制碳基材料表面印刷均勻度的方法。

背景技術

石墨烯擁有一系列優越的特性，使其在許多領域有著廣闊的應用前景，尤其在電子器件領域(Adv Mater,2012,24:5782)。例如，其高遷移率和高開關速度的優點尤其適合制造彈道型和高開關速度器件(微納電子技術，2010,47：653)。石墨烯在整個可見光范圍具有均勻、高光學透明度(約97.7％)和較好的面電阻(約0.1-6KΩ/cm^-1)，可用作透明晶體管，顯示器，觸摸屏和光電器件的透明電極。(ACS Nano,2010,4：3927；Adv Mater,2011,23：1889)由于其優良的電子性能、機械強度和彈性，在柔性襯底上的石墨烯可以用于制備可彎曲、卷曲、折疊和可拉伸的柔性電子器件(Nano Lett,2011,11：3881)。石墨烯的單原子厚度和固有的低電噪聲能使超靈敏的化學和生物傳感器成為可能(Environ Sci Technol,2010,44:1167；Sensors,2010,10:5133)。

然而，石墨烯的固有物理性質很容易受到器件制造和加工步驟的影響(AdvMater,2012,24:5782；Chem Soc Rev,2012,41:97；Science,2009,323:610)。已有研究發現，常規的工藝如光刻技術和金屬沉積等處理常常會將缺陷和雜質引入石墨烯器件，破壞石墨烯的晶格，從而降低其性能(Adv Mater,2012,24:5782；Nano Lett,2009,9:422)。

印刷有可能是解決這一問題的有效方法。通過印刷，可以將其它功能材料轉移到石墨烯基底上形成功能化圖案而不影響石墨烯的晶體結構，極大地提升了石墨烯器件的性能(Nature,2010,467:305；Nano Lett,2009,9:4474)。但是印刷過程通常涉及到著名的咖啡環效應，它會導致功能材料在石墨烯表面分布不均勻，邊緣堆積得厚，中間非常薄，形成一個空心環結構，直接影響印刷精度，降低功能化圖案的質量。因此，在印刷過程中，控制石墨烯表面的咖啡環效應是提高印刷圖案質量的關鍵，決定了石墨烯功能器件的性能及其應用。

目前用于抑制咖啡環效應的方法主要有：①改變墨水中顆粒的形狀或添加纖維狀顆粒(Science and Technology of Advanced Materials.2017，18(1):316)。這些非球形顆粒會明顯改變墨水蒸發時顆粒的運動軌跡，從而抑制咖啡環效應。②調節墨水中低沸點溶劑和高沸點溶劑的比例(Langmuir,2004,20(18)：7789)。高沸點溶劑在接觸線附近的緩慢揮發會減小顆粒向邊緣的運動，從而抑制咖啡環效應。此時，溶劑的選擇和比例非常關鍵。③降低基底的溫度(Langmuir,2008,24(5)：2224)。該方法可以降低接觸線附近墨水的蒸發速度，抑制咖啡環效應。但不適用于大面積基底或戶外使用。④使用電浸潤方法，給基底加上一定的電壓，通過電場的作用抑制咖啡環效應(Soft Matter.2011，7(10):7090)。但這些方法的操作過程都十分繁雜。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于為了克服現有技術中在石墨烯基材上印刷時產生咖啡環效應而導致的功能材料在石墨烯表面分布不均勻、印刷精度差、功能化圖案的質量降低等缺陷，從而提供一種控制碳基材料表面印刷均勻度的方法。本發明的方法操作簡單，使得印刷所用的材料在碳基材料表面分布均勻，印刷獲得的圖案質量好。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：