石墨烯具有超高的電荷遷移率，目前在導電油墨領域受到極大關注。石墨烯導電油墨以其優異的導電性能、耐腐蝕性以及耐候性等性能，已成功應用于能源、電子器件、功能傳感器等方面，如柔性電子屏、光伏電池、印刷微型電路以及射頻識別等。下面小編簡要介紹石墨烯導電油墨制備技術及應用。

一、石墨烯導電油墨制備方法

目前，石墨烯導電油墨制備方法主要有氧化還原法、機械剝離法、液相剝離法。

石墨烯導電油墨

1、氧化還原法

氧化還原法是以石墨微片為原料制備氧化石墨烯納米片，而氧化石墨烯的還原則采用N₂H₄試劑，還原過程中使用氨水調節pH至10輔助還原，然后以十二烷基硫酸鈉（SDS）作為表面活性劑、水與二甘醇作為油墨溶劑制備得到石墨烯導電油墨。

微波還原邊緣氧化的石墨烯，是氧化還原法應用較為成熟的一種方法，該工藝是通過 NMP 試劑分散氧化石墨烯，接著采用球磨技術制備得到亞微米級別（約400nm）的氧化石墨烯，然后使其與多壁碳納米管復合，制備得到石墨烯/碳納米管復合導電油墨。

亞微米級還原氧化石墨烯分散液制備示意圖

2、機械剝離法

機械剝離法制備石墨烯導電油墨首先是通過層層剝離獲得單層的石墨烯，加入乙基纖維素作為油墨穩定劑，利用乙二醇調節黏度，最終制備得到石墨烯導電油墨，且其石墨烯片層絕大多數在1～4層的范圍內。

“微流法”作為機械剝離法的一種，該工藝是以石墨為原料剝離石墨烯，并以此制備石墨烯導電油墨，其產率可達到 100%。首先將脫氧膽酸鈉、水以及石墨微片混合均勻，加入微流設備中并施以 207MPa 壓力，迫使石墨微片通過主工作的微型通道，從而達到剪切剝離石墨微片的目的。在循環多次之后得到約 4%的少層石墨烯以及納米級別微石墨，然后采用羥甲基纖維素鈉鹽作為油墨分散助劑，制備得到石墨烯導電油墨。

“微流法”制備工藝簡單、高效、環境友好，有望替代當代導電銀漿為主導的RFID領域。

微流法制備石墨烯導電油墨示意圖

3、液相剝離法

液相剝離法是將過量的石墨粉分散于乙醇/EC溶劑中，并對其進行高頻超聲處理剝離得到低層數的石墨烯，接下來通過離心沉積多余的石墨以及EC從而獲得上層石墨烯分散液，使用NaCl對石墨烯分散液進行鹽凝絮獲得石墨烯/EC粉體，然后將石墨烯/EC粉體分散于環己酮/松油醇（兩者比例為 85∶15）混合溶劑中，制備得到石墨烯導電油墨。

液相剝離法優點是工藝流程簡單、易實現產業化，是制備石墨烯導電油墨較為理想的方法。

液相剝離石墨制備石墨烯導電油墨示意圖

二、石墨烯導電油墨的應用

作為具備良好導電性能的石墨烯導電油墨，憑借著現代印刷電子技術為支撐，其應用已廣泛涉及電子器件、能源器件以及各類特種功能傳感器等領域。

1、能源器件領域

石墨烯因其優異的導電性能以及高達2630m²/g的比表面積，是能源領域一直被看好的材料，通過噴墨打印所制備的材料目前在超級電容器、太陽能電池以及鋰電池中的得到應用。如將石墨烯導電油墨打印材料作為電極添加劑以增強其導電性以及比表面積，可增加電流密度。

石墨烯導電油墨打印材料作為電極添加劑應用于超級電容器

2、電子器件領域

目前，石墨烯導電油墨已成功應用于電子標簽、微型導電線路、薄膜晶體管等電子器件領域。研究者使用石墨烯導電油墨打印薄膜晶體管，該薄膜晶體管電荷遷移率高達 2375px²/（V·s）。

石墨烯導電油墨應用于薄膜晶體管

3、功能傳感器領域

石墨烯導電油墨在傳感器領域的應用主要為化學物質傳感器，以檢測環境中對人體有害的化學物質。 

參考文獻：

1、石小梅，徐長妍，姬安，石墨烯導電油墨的研究進展。

2、李旭，趙衛峰，陳國華，石墨烯的制備與表征研究、

3、陳金鳳，石墨烯的連續機械剝離制備及其復合材料的性能研究

                                                                                                        李波濤