導電油墨的案例
東華大學葉長懷/廖耀祖ACS AMI：基于生物可再生原料制備高電導率水性導電油墨用于電磁屏蔽、焦耳加熱和應變傳感
導電油墨主要由導電粒子（如金屬或碳基顆粒）和溶劑介質組成，作為柔性電子和可穿戴電子器件的一種重要基礎原料，已被報道廣泛用于能量存儲、電磁 屏蔽、焦耳加熱等領域。然而，傳統導電油墨往往存在與基底結合力弱、導電粒子分散需要使用大量有機溶劑、電導率不夠高等問題，限制了其在很多領域的進一步應用。
近日，東華大學朱美芳院士團隊葉長懷、廖耀祖研究員基于生物可再生原料殼聚糖（chitosan）與二元酸在水中形成生物基有機鹽溶液，與銀納米線復合制備了一系列超高電導率的水性導電墨水（圖1），為綠色制備高電導率、高耐久性導電復合涂層提供了一種通用方法。
圖 1 SA-chitosan生物基有機鹽、導電墨水、導電涂層的制備流程圖
水性的生物基SA-chitosan有機鹽涂層在簡單的加熱后形成高度交聯的網絡結構，賦予導電復合涂層良好的耐熱和耐溶劑性，使其有望在惡劣環境中使用。導電粒子AgNW 嵌入高度交聯的SA-chitosan聚合物基體中，該聚合物基體一方面隔絕導電粒子與外界環境的接觸減緩AgNW的氧化（圖2），另一方面可增強與基底材料的粘附力，如在反復剝離試驗后仍保持優異的電導率（圖3）。
圖 2. 導電復合涂層的電導率及耐高溫、耐有機溶劑特性
圖 3. 導電涂層抗反復彎曲、折疊、剝離特性
由于導電復合涂層超高的電導率，厚度僅為 10 μm 的 SA-chitosan/AgNWs 涂層具有 高達73.3 dB 電磁屏蔽 (EMI) 效能（圖4）。
展開 西南交大楊維清/張海濤，UCLA陳俊：空氣穩定的導電聚合物油墨，打印可穿戴微型超級電容器
【總結】
團隊提出了一種組裝分散策略，用于可擴展制造的空氣穩定的低成本導電聚合物油墨，以打印可穿戴式
MSC。
CP墨水具有386.9 F g
-1
（在0.5 A g
-1
的情況下）的高比電容以及良好的導電性。從這種CP油墨衍生而來的結果表明，
打印
的可穿戴MSC具有較高的面電容（96.6 mF cm
?
2
），較大的體積電容（26.0 F cm
?
3
），出色的速率能力以及2.4 mWh cm
?
3
的可觀能量密度在功率密度為238.3 mW cm
-3
的情況下，超過了大多數最先進的基于導電聚合物的超級電容器。
開發的空氣
穩定，經濟高效且環保的導電聚合物油墨不僅為可打印的電化學儲能裝置提供了廣闊的前景，而且還可以擴展到支持下一代可穿戴生物電子學的其他打印電子應用中。
參考文獻
：doi.org/10.1002/smll.202100956
版權聲明
：「
高分子材料科學
」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
【往期回顧】
《J. Mater. Chem. A》武大段博/川大傅強：拉伸誘導取向，高強度和導熱的纖維素/氮化硼薄膜水凝膠
《大分子》浙大吳子良/鄭強/杜淼，華工孫桃林：氫鍵締合介導的韌性超分子水凝膠的動力學和粘彈性
南開大學孫平川《ACS Macro Letters》生物啟發的聚氨酯，具有帶有協同動態鍵的多功能嵌段模塊
展開 依托貴金屬材料的研發和生產技術，「 氦舶科技」率先切入高性能電子印刷化學品、單原子催化劑市場
在包括導電漿料、導電油墨等高性能電子印刷化學品行業，Hyperion氦舶科技率先開發出了3D+銀基復合材料合成技術及特殊形態微納米銀粉制備工藝，能夠大幅度提升產品的導電性能和印刷性能，可用于高性能導電漿料、導電油墨、納米銀墨水的制備。
黃翟告訴36氪，目前公司所研發的基于銀/銀銅復合物/碳的多種導電油墨性能達到國際領先水平，適用于電子標簽（RFID）、柔性電子印刷品、透明導電膜、觸摸屏等領域高端需求市場。針對電子印刷化學品市場，Hyperion氦舶科技的高端產品會走定制化路線，低端產品會走標品路線。面向高端大B客戶時，除了前期產品方案的設計和生產，在后期加工過程他們也會提供咨詢和調試服務。
在單原子催化劑領域，Hyperion氦舶科技目前已完成超過12種金屬材料的單原子級別工藝制備，公司涉及的單原子催化材料潛在應用涵蓋基礎工業原材料合成、污染物降解、藥物催化合成、動力電池電極材料、石墨烯材料生長、儲能材料等多個重要工業領域。
黃翟告訴36氪，他們已推出了Atom
系列單原子TVOC催化降解材料，它是全球首款量產單原子催化材料產品。Hyperion氦舶科技通過獨有的低維材料制備工藝，將催化劑尺度降低至亞納米級別，達到接近100%原子利用率，且擁有較強的催化選擇特性。Atom系列產品能夠在無光條件下對已知的甲醛、苯系、乙酸乙酯等TVOC，以及其他未知有機污染物進行有效降解，能夠有效替代現有光觸媒、生物酶、鉑鈦系等各類TVOC催化降解材料。有效作用時間為傳統光觸媒類、生物酶類產品的百倍以上。效果已經第三方權威機構檢測通過。
Hyperion氦舶科技已自建工廠，將于7月量產導電漿料類產品，單原子催化劑預期將于今年下半年完成。之所以選擇自建工廠，主要是為了保證核心技術的保密性，以及生產產品的穩定性。
展開 新研究表明：吐司面包和衣服也能轉化為石墨烯！
他說：“它的應用包括，將導電線放置到衣服上，你可以用它加熱衣服，或者增加傳感器或導電圖案。”
SFU研究人員使用纖維素材料來3D打印無線物聯網傳感器
“
Woo Soo Kim還與科學技術的的大邱慶北院（DGIST）的機器人技術工程部門PROTEM CO INC合作，這是一家技術型公司，由一隊韓國研究人員領導，主要業務是印刷導電油墨材料的研究。
在第二個項目中，研究人員在壓花加工技術方面取得了新的突破。這允許它們在柔性聚合物基板上自由地印刷精細電路圖案，柔性聚合物基板是電子產品的必要組件。壓花技術以低成本應用于精確圖案的質量壓印。
同時，該團隊成功開發了一種精確的位置控制系統，可以直接印記圖案，從而形成一種新的工藝技術。這將對半導體工藝，可穿戴設備和顯示器工業中的使用產生廣泛的影響。
來源：正好3D打印網
《AFM》：“完全無金屬”！在紙上一次性高速噴墨打印微電容器
在這項工作中，特定類型的石墨烯量子點和電化學剝離的石墨烯可以協同穩定水/乙二醇混合溶劑中的PEDOT：PSs(zeta電位為?55mV)，從而能夠方便地配制出高穩定的無粘合劑和無金屬的導電油墨，用于可靠和可擴展的噴墨打印。以10μm的小液滴間距打印油墨是可行的，可以同時產生大厚度(高達9μm，每次速度為0.4μm)和高分辨率(臨界尺寸≈300μm)。無需任何后處理，印刷的無金屬圖案在紙基上的方阻可低至4Ω?1。此外，本文的噴墨打印MSCs比其他高性能的紙上MSCs表現出更好的生態友好性。這項打印技術有望加快紙質MSCs的實際應用，從根本上促進一次性電子產品的發展。
展開 BOND2026中國(深圳)國際膠粘劑展會
4、油墨產品：膠印油墨、凹印油墨、柔印油墨、網印油墨、水性油墨、導電油墨、噴印油墨、能量固化油墨（UV油墨、EB油墨）、絕緣油墨等;
5、原料及化工產品：丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂、聚酯樹脂、光固化樹脂聚酯、溶劑、蠟類、單體、助劑、功能助劑及溶劑等。
6、機械設備：生產設備、包裝設備、包裝原材料、包裝容器、測試儀器、施膠工具及技術等。
電子科技大學博士生： 一招將“黑色黃金”變成“白菜價”
作為新材料中的“黑色黃金”，石墨烯在電子、導電油墨、防腐涂料、儲能設備、航空航天等領域有著巨大的潛在市場等待挖掘。目前，唐永亮已經與江蘇常州一家公司取得合作，該公司采用唐永亮的新方法之后，用中型設備可以每小時生產200克較高質量的石墨烯。
石墨烯的應用價值如此廣泛，但一直沒有真正地從實驗室走出去，主要原因就在于石墨烯的大規模、高質量生產方法沒有取得突破。現在，有了這種新方法，走向產業化的障礙已經清除了。唐永亮表示：“障礙一旦清除，用不了多久，石墨烯將廣泛進入我們的生活，改變這個世界！”
來源：新材料技術前沿
傳播最新最全的材料科學技術，包括金屬材料成形、熱加工、陶瓷冶金，機械加工、粉末冶金、表面處理技術、熱處理、3D打印技術等相關材料科學技術。提供各種材料科學的視頻課程、新技術、專家答疑。
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新材料技術前沿
展開 舊瓶裝新酒？金屬漿料直寫3D打印技術現狀
△具有較小尺寸和細絲直徑的CoCrFeNi微型網格
貴金屬的DIW案例
當目標成品具備2D或薄層3D特征時，直寫技術還可以應用到集成電路和電子器件的加工過程中，成形原料包括：金、銀導電油墨、鎵銦合金室溫液態金屬等。Alan等[10]探討直接寫入(DW)技術在制造高分辨率磨損傳感器中的適用性，并演示了高密度并行互連跡線的生產。采用銀漿料在氧化鋁襯底上通過nScrypt 直寫系統，創建出中心間距為50 μm、線寬為15 μm的平行銀線。燒結線的電阻率為5.29×10?8Ωm（約為文獻報道的體銀電阻率的3倍），標準偏差為3.68×10-9 Ωm（變化量約為7%）。
△打印銀線的光學圖像；線間距為150 μm（噴嘴直徑75 μm）
金屬材料漿料直寫成型的意義
常見的熱源式3D打印技術，例如SLM和EBM，都是以高能束流為熱源，選擇性地熔化金屬粉末而成型金屬零件。兩種工藝對粉末的球形度、流動性要求很高，粉末性能對于后期產品的組織致密性以及缺陷率有著致命的影響，這也在源頭上鎖死了低球形度、低成本粉末進行3D打印的可能性，像鈦及鈦合金在原材料粉末上的生產上已然具有很高的成本，此外，采用高能束打印金屬粉不可避免地存在高能耗、高成本、對設備環境要求苛刻的諸多缺點。前期原材料粉末制備成本高，后期打印設備造價高，熱能源3D打印的門檻“雙高”使得無數中小型金屬3D打印廠商對這種打印方式望而卻步，也使得傳統熱打印方式應用到工業化生產中實現產業化的目標遙遙無期。因此探索出一種能夠以低能耗、低成本、普適性強的打印方式來實現成型鈦及鈦合金對拓寬金屬3D打印領域意義非凡，對未來3D打印技術的走向工業級和規模化道路亦能起到引領方向，推波助力的作用。
展開 2020上海石墨烯應用產品展覽會
展品范圍 Exhibition Scope
石墨烯原材料：石墨、天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、石墨烯粉體、石墨烯納米片、石墨烯微片、石墨烯量子點、氧化石墨烯溶液、活化石墨烯、多孔石墨烯、功能化石墨烯、氧化石墨烯紙、石墨烯海綿、石墨烯氣凝膠等；
石墨烯制備及應用設備：石墨烯原料精加工設備、粉體制備設備、微波處理設備、熱處理設備、包裝設備、涂布設備、Raman、OM、AFM、SEM、XPS、ICP、UV-Vis、TEM、BET、激光導熱儀、粉體電導測量設備、激光粒度儀、電化學工作站、熒光光譜、涂料性能測試等、測試服務機構、石墨烯產品標準化機構；
石墨烯應用類產品及技術：
石墨烯復合材料領域：塑料、橡膠、導電油墨、防腐涂料、電磁屏蔽、石墨烯紡織品；
石墨烯新能源領域：鋰電池、超級電容、太陽能電池；
石墨烯熱管理領域：石墨烯發熱膜、石墨烯導熱復合材料、石墨烯智能地暖、石墨烯功能家居生活智造產品、石墨烯服飾、石墨烯保健產品、石墨烯化妝品面膜、石墨烯熱界面材料、石墨烯基納米流體；
石墨烯電子信息領域：柔性顯示、傳感器、集成芯片；
其它納米材料、技術及新材料；
相關出版物及網絡。
展館介紹：
國家會展中心（上海）可展覽50萬平方米，包括40萬平方米室內展廳和10萬平方米室外展場。闊大的展示空間，可以讓展商盡情發揮，實現高品質的形象布館。展館位于上海市虹橋商務區核心區西部，與虹橋交通樞紐的直線距離僅1.5公里，通過地鐵與虹橋高鐵站、虹橋機場緊密相連。周邊高速公路網絡四通八達，2小時內可到達長三角各大重要城市，交通十分便利。
展開 融合電子與生物學，看3D打印仿生眼背后的3D打印技術
研究團隊通過一種復合材料3D打印機以及導電的油墨材料，在玻璃半球的自由曲面上制造出圖像傳感陣列。
本期，3D科學谷就與谷友一起來了解明尼蘇達大學團隊在制造3D打印仿生眼時所使用的3D打印技術。
電子技術與生物學相融合
McAlpine研究團隊所從事的領域屬于將生物電子學領域，他們通過復合材料3D打印技術，在自由曲面和基底上制造打印納米級的電子油墨。通過3D打印技術，研究團隊能夠將有源電子設備與生物學相結合，制造自由幾何形狀的仿生器官，例如仿生眼、智能假肢。
明尼蘇達大學Michael McAlpine的團隊正在研究多種3D打印材料，用于制造生物電子裝置，左邊第一張圖即為前不久發布的3D打印仿生眼。圖片來源：明尼蘇達大學。
生物體的器官、組織是柔性的、三維的，并且對溫度敏感，而通常功能電子器件是平面的、剛性的，如果通過常用技術來制造仿生電子裝置，與生物學(人體)的器官、組織的特性并不相符。
3D科學谷了解到，明尼蘇達大學研究團隊解決以上問題的方式是使用3D打印技術，提供自由幾何形狀的制造。該方法解決了許多可能性：（1）使用3D打印實現個性化的多功能設備架構; （2）采用納米油墨作為引入各種材料功能的有利途徑; （3）3D打印一系列功能性墨水，以實現從生物到電子的各種材料的交織。
3D打印提供了一個多尺度平臺，可以結合功能納米級墨水，創建微尺度特征，并最終創建宏觀打印對象。
3D科學谷Review
明尼蘇達大學研究團隊表示該技術從研究階段到走向應用還將精力很長的道路，但目前已可以比較清晰的看到這類3D打印技術在制造功能電子產品時所體現的優勢。
展開 
一期一會 | 什么是柔性PCB？
在導電層上方，基板用作芯層和絕緣層，就像剛性PCB中的阻焊劑。
鍵合粘合劑層
因為導電層不會直接鍵合到底層，因此層壓結構會使用粘合劑層。設計人員應關注粘合劑材料的鍵合強度和最高溫度，因為這些值會限制機械和熱載荷。
導電層
層壓堆疊的導電層通常由銅制成，也可以在必要時使用其他導電金屬。在大多數應用中，銅層由鍵合到基板上的箔片創建而成，然后被蝕刻以創建所需的電路。金屬箔片也可以具有多種厚度。銅箔通常經過軋制，以生產鍛造銅箔或電沉積物。另外，還可以使用導電油墨打印走線。
鍍銅
當設計需要實現層間連接時，可在層壓板上鉆孔，并鍍銅以形成過孔。
表面處理（Surface Finish）
高導電金屬（如銅）的一個缺點是，它們容易氧化。為了解決這個問題，會在銅表面涂覆一層薄薄的材料，作為表面處理。這些材料還有助于焊接鍵合。最常見的表面處理材料類型，包括無電鍍鎳/浸金（ENIG）、有機保焊劑（OSP）、浸銀、浸錫和金。
加強筋（Stiffener）
有時，柔性PCB的某個區域需要機械剛度。加強筋可以是一塊FR4（制作剛性PCB的材料），也可以是一層更厚的聚酰亞胺。FR4加強筋的常見應用是支撐剛性連接器或在焊接到電路的大型組件下方停止彎曲，以減小焊點上的應力。
柔性PCB的優勢
使用柔性PCB具有許多優勢。基板的機械和熱屬性為設計和性能提供了多種可能性。其大多數優勢得益于電路板材料的柔性，以及通過激光切割輕松創建復雜形狀的能力。與剛性PCB中使用的材料相比，基板材料通常還具有更好的熱屬性。最顯著的優勢如下所示。
高效利用空間
柔性PCB更薄，易于切割成復雜的形狀，并且可以彎曲，以適應其所在設備內部的形狀。
展開 一種用于可穿戴熱管理的導熱柔性復合材料
該文介紹了一種用于熱管理的可印刷、導熱和機械穩定的復合油墨的策略。該文報道了EGaIn納米顆粒修飾銀片/聚乙烯醇(PVB)復合油墨的熱管理應用。采用電替換的方法實現了EGaIn納米顆粒在銀片上的修飾。納米顆粒在銀片表面化學錨定并形成合金，在銀片之間形成有效的熱傳遞結，使銀片具有較高的導熱系數(≈140 W/mK)和較高的印刷油墨導電性(≈106 S/m)。此外，由于聚合物粘結劑，印刷油墨在基材上機械穩定，在循環彎曲測試中表現出穩定的導熱性和片材電阻。值得注意的是，與商用銀膏和導熱膏相比，所開發的復合油墨對發光二極管(LED)的散熱性能更好。有效降低了LED的結溫，從而延長了LED的使用壽命。熱管理解決方案可用于下一代柔性電子產品。研究成果以“Flexible and Printable Composite Ink for
Thermal Management of Soft Electronics”為題發表在《Advanced Functional Materials》。
03
圖文導讀
圖1. EGaIn納米顆粒裝飾銀片/PVB柔性熱管理復合材料的制備工藝示意圖。
圖2. 復合材料的EDS以及結構分析。
圖3. 復合材料的導熱系數測試。
圖4.復合材料的歸一化的導熱和電阻循環測試。
圖5.復合材料與商用導熱膏的熱管理性能對比。
圖5.復合材料的在LED中的應用示意圖。
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展開 綜述：電子3D打印的技術、工藝、材料和未來趨勢
氣溶膠噴射過程可以沉積一系列用于3D打印電子應用的功能材料，包括金屬納米顆粒墨水、碳納米管(CNTs)、石墨烯、介電材料和導電聚合物。噴霧打印機已經證明了能夠達到10μm的打印分辨率。噴霧打印技術也是非接觸式的，能夠減少制造污染和損害。
4. 電液動力(EHD)噴射
△電液動力(EHD)噴射打印示意圖
在電液動力(EHD)噴墨打印中，使用電場在產生流體流動的過程中產生電流體。這通常需要高壓來克服小噴嘴中的高毛細壓力，但當噴嘴的直徑太小時，這在技術上可能是不可行的。因此，為了克服這個問題，EHD噴墨打印技術通過施加電場而不是將從導電噴嘴提取墨水。EHD噴射打印技術可以產生非常精細的線條和亞微米范圍內的微小液滴，噴嘴的內徑可以小到100nm。EHD噴射技術可以沉積用于3D打印電子應用的有機和無機材料。
3D打印電子功能材料
大量的功能材料被用于制造3D打印電子設備，每種類型的材料都有其獨特的功能和用途。一般來說，3D打印電子產品的功能材料可分為介電油墨、金屬納米顆粒油墨、導電聚合物、金屬有機分解(MOD)油墨、碳納米材料油墨和半導體油墨。
●介電油墨：介電油墨是一種電絕緣材料。它們在3D打印電子產品的許多方面起到重要作用，包括電路保護、多層電路絕緣以及制造電容器和晶體管。
●金屬納米顆粒油墨：金屬納米顆粒油墨是導電金屬納米顆粒在液體介質中的懸浮液。由于其良好的導電性，它們被廣泛用于3D打印電子應用中的導電跡線和圖案的制造。典型的金屬納米顆粒油墨包括三個主要成分：金屬納米顆粒、有機添加劑和穩定劑，以及液體介質。
●導電聚合物：導電聚合物可分為本征導電聚合物和外在導電聚合物。
●金屬有機分解(MOD)油墨：金屬有機分解(MOD)油墨也稱為金屬有機油墨、前驅體類型油墨或不含納米材料的油墨。
展開 生物醫用金屬材料現狀與進展
其中，鉑族金屬是醫學上重要的鑲牙材料；另外，鉑族催化劑對氧化作用來說具有極好的催化活性，還有著良好的導電率和抗蝕性，可用作人工心臟的能源。
納米銀因其獨特的光學、電學、生物學特性而引起了科技界和產業界的廣泛關注，成為近年來的研究熱點之一。納米銀的波長低于光的臨界波長，賦予了其透明的特性，所以被廣泛應用在化妝品、涂層及包裝上。銀納米粒子具有表面效應、小尺寸效應、宏觀隧道效應、量子尺寸效應，開創了在催化劑材料、防靜電材料、低溫超導材料、導電涂層、導電油墨等領域的應用。銀納米粒子能橫穿血管，到達目標器官，而且能附在DNA單鏈中，促使其出現了生物傳感、生物標記、生物成像、醫療診斷及治療等生物醫學領域上的應用。納米銀具有良好的廣譜抗菌能力，被應用在藥膏和面霜中，防止燒傷及開放性傷口表面被細菌感染。銀納米材料也應用于醫療器械及設備、水凈化裝置、運動設備、抗菌類醫藥、植入體、抗菌涂料等領域。
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其他生物醫用金屬材料
大塊非晶合金具有不同于晶態合金的獨特性質，如高強度、高硬度、高耐磨耐蝕性、高疲勞抗力、低彈性模量等，有可能用于接骨板、螺釘、起搏器等方面。因此開展了大量的有關研究，其中尤以鈦基、鋯基、鐵基、鎂基、鈣基為主。
高熵合金是另一類具有研究前途的新型金屬材料，這是基于大塊非晶合金具有超高玻璃化形成能力的合金。高熵合金一般由5種以上的元素按照原子比或接近于等原子比合金化，其混合熵高于合金的熔化熵。五元合金相圖中，在中間位置存在固溶體相區。高熵合金具有一些傳統合金所無法比擬的優異性能，如高強度、高硬度、高耐磨耐蝕性、低彈性模量、良好的生物相容性等。
展開 