可用于印刷电子的水性CNTs导电材料及其在印刷电子器件上的应用.docx

1、檭檭殐檭檭殐第 卷 第 期年 月影 像 科 学 与 光 化 学 ， 檭檭檭檭檭殐综 述 印 刷 电 子 专 刊可 用 于 印 刷 电 子 的 水 性 导 电 材 料 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的 应 用袁 妍 ， 刘 敬 成 ， 吴 海 强 ， 费 小 马 ， 刘 仁 ， 刘 晓 亚 （ 江 南 大 学 化 学 与 材 料 工 程 学 院 食 品 胶 体 与 生 物 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 江 苏 无 锡 ）摘 要 ： 印 刷 电 子 技 术 较 传 统 硅 基 微 电 子 技 术 具 有 大 面 积 、 柔性化与低成本的 优 势 ， 具 有 广 阔 的 应

2、用 前 景 。 而 印 刷 电 子 材 料 的 制 备 是 印 刷 电 子 技 术 得 以 蓬 勃 发 展 的 关 键 所 在 。 碳 纳 米 管（ ） 是 近 年 来 发 展 迅 速 的 新 型 碳 材 料 之 一 ， 可 应 用 在 透 明 导 电 薄 膜 、 晶 体 管 、 电 容 器 、 传 感 器 、 催化剂 、 高强度材料等各个材料领域 。 本 文 主 要 介 绍 了 采 用 双 亲 共 聚 物 改 性 ， 制 备 适 用 于 印 刷 电 子 的 导 电 墨 水 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的 应 用 。关 键 词 ： 印 刷 电 子 ； 碳 纳 米 管 ； 双 亲 嵌

3、 段 共 聚 物 ； 气 敏 传 感 器 ： 文 章 编 号 ： （ ） 印 刷 电 子 技 术 是 以 传 统 印 刷 技 术 为 基 础 ， 制 造 电 子 器 件 的 一 项 多 学 科 交 叉 的 新 技 术 ， 涵 盖 印 刷 电 子 材 料 的 开 发 、 印 刷 技 术 与 工 艺 研 究 、 印 刷 电 子 器 件 应 用 与 印 刷 电 子 封 装 等 多 个 领 域 。 与 传 统 硅 基 微 电 子 工 业 制 造 技 术 相 比 ， 在 工 艺 上 ， 传 统 硅 基 微 电 子 生 产 过 程 中 需 要 涂 胶 、 曝 光 、 显 影 、 刻 蚀 、 去 膜 等 多

4、 个 步 骤 ， 十 分 繁 琐 ， 而 印 刷 电 子 技 术 生 产 时 只 需 印 刷 、 固 化 即 可 获 得 想 要 的 图 案 ， 制 造 流 程短 、 工 艺 简 单 ， 如 图 所 示 ； 在 配置方面 ， 现 有 硅 基 微 电 子 工 业 为 装 置 依 赖 型 ， 一 套 完 整 的 硅 基 微 电 子 生 产 线 往 往 需 要 上 亿 元 的 装 置 费 用 ， 成 本 颇 高 ，而 印 刷 电 子 产 业 为 材 料 主 导 型 ， 换 言 之 ， 印 刷 电 子更 具 灵 活 性 ， 在 选 择 合 适 的 印 刷 技 术 后 ， 更 取 决 于 相 应 的 印

5、 刷 电 子 材 料 ， 无 需 大 规 模 的 设备投资 ； 在 相 应 的 产 品 方 面 ， 以 印 刷 电 子 为 制 造 技 术 的 电 子 产 品 ， 如 有 机 电 子 、 塑 料 电 子 、 柔 性 电 子 、 纸 电 子 、 透 明 电 子 等 ， 都 具 有 大 面 积 、 柔 性 化 与 低 成 本 的 特 征 ， 这 是 传 统 硅 基 微 电 子 技 术 所 实 现 不 了 的 ， 因 而 有 着 广 阔 的 应 用 前 景 。 印 刷 电 子 材 料 概 述印 刷 电 子 制 造 工 艺 与 传 统 印 刷 工 艺 并 无 太 多 差 别 ， 只 是 印 刷 电 子

6、 技 术 中 所 使 用 的 墨 料 是 具 有 收 稿 ， 录 用国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ ） 资 助 通 讯 作 者 ， ： 影 像 科 学 与 光 化 学 第 卷导 电 、 介 电 或 半 导 体 特 性 的 可 印 刷 电 子 材 料 ， 换 言 之 ， 电 子 器 件 或 电 路 系 统 之 所 以 能 够 印 刷 ， 关 键 是 必 须 具 备 可 印 刷 的 电 子 材 料 。 适 合 印 刷 的 功 能 性 墨 料 ， 根 据 材 料 结 构 可 分 为 有 机 小 分 子 半 导 体 、 无 机 纳 米 材 料 和 高 分 子 导 电 材 料 。 有 机 小

7、 分 子 半 导 体 材 料 是 第 一 代 印 刷 电 子 材 料 ， 大 多 为 稠 环 类 芳 香 化 合 物 ， 如 红 荧 烯 、 并 五 苯 和 含 硫 杂 环 化 合 物 及 噻 吩 齐 聚 物 ， 如 噻 吩 六 聚 体 以 及 酞 箐 类 等 其 他 有 机 高 迁 移 率 材 料 。 无 机 纳 米 材 料 是 近 十 年 来 发 展 最 为 迅 速 的 一 类 材 料 ， 包 括 金 、 银 、 铜 、 镍 等 贵 金 属 和 砷 化 镓 、 氧 化 锌 、 硫 化 镉 等 金 属 化 合 物纳 米 材 料 ， 以 及 碳 纳 米 管 （ ） 、 石 墨 烯 等 新 型

8、碳 材 料 。 高 分 子 导 电 材 料 是 指 具 有 高 电 导 率 或 者 半 导 体 特 性 的 高 分 子 材 料 ， 多 为 共 轭 结 构 的 聚 合 物 ， 目 前 研 究 较 多 的 为 聚 噻 吩 、 聚 苯 胺 、 聚 吡 咯 等 几 大 类 及 其 衍 生 物 。图 集 成 电 路 工 艺 流 程 与 印 刷 工 艺 流 程 的 比 较 传统集成电路工艺 ； 印 刷 工 艺 ， 如 何 将 相 关 材 料 墨 水 化 是 制 备 及 选 择 可 印 刷 电 子 材 料 的 先 决 条 件 。 墨 水 化 的 方 法 包 括 直 接 将 某 种 材 料 的 纳 米 粉

9、体 与 合 适 溶 剂 混 合 ， 或 者 由 某 种 材 料 的 化 合 物 反 应 形 成 液 态 墨 水 。 印 刷 电 子 过 程 对 墨 水 与 印 刷 方 式 及 印 刷 基 底 材 料 的 匹 配 性 要 求 颇 高 ， 而 不 同 印 刷 方 式 及 基 材 对 墨 水 的 要 求 均 不 同 ， 所 以 亟 需 寻 找 可 调 节 性 较 强 的 墨 水 材 料 。等 新 型 碳 材 料 ， 因 其 特 殊 的 结 构 及 其 在 电 学 、 光 学 、 力 学 、 热 学 等 方 面 十 分 出 色 的 性 能 而 得 到 广 泛 研 究 。 通 过 共 价 及 非 共 价

10、 改 性 可 使稳定地分散在有机溶剂或水中 ， 达 到 可 调 节 导 电 墨 水 的 要 求 ， 而 且 本 身 具 有 良 好 的 气 敏 性 ， 可 直 接 将 其 印 刷 制 备 气 敏 电 极 。 导 电 墨 水 材 料 的 制 备虽 然 具 有 十 分 优 异 的 性 能 ， 但 是 由 于 较 强 的 范 德 华 作 用 力 使 其 管 与 管 之 间 紧 紧 地 束 缚 成 束 ， 几 乎 不 溶 于 任 何 溶 剂 ， 极 大 地 限 制 了 其 应 用 ， 因 此 各 国 科 学 家 对 其 在 溶 剂 中 的 分 散 做 了 大 量 的 研 究 工 作 ， 尤 其 集 中

11、 在 对 进 行 化 学 改 性 来 提 高 其 在 溶 剂 中 的 溶 解 性 ， 制 备 适 宜 的新 型 印 刷 电 子 材 料 。 实 现 良 好 分 散 的 方 法 主 要 可 分 为 两 类 ： （ ） 通 过 化 学 基 团 与 上 的 共 轭 结 构 发 生 共 价 键 作 用 ， 称 之 为 共 价 改 性 ； （ ） 通 过 非 共 价 键 作 用 将 各 种 功 能 化 分 子 吸 附 或 包 裹第 期 袁 妍 等 ： 可 用 于 印 刷 电 子 的 水 性 导 电 材 料 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的 应 用 到 壁 上 ， 称 之 为 非 共 价 改 性

12、 。 非 共 价 改 性 是 基 于 碳 管 和 分 散 剂 之 间 的 范 德 华 力 和 等作用 ， 这种 改 性 的 优 势 在 于 既 能 很 好 地 解 决 不良的分散性 ， 同时又可以尽可能地减少改 性 对 在 结 构 和 电 性 能 上 的 扰 动 ， 成 为 现 在 主 导 的 改 性 方 式 ， 其 中 最 为 普 遍 的 方 法 主 要 有 小 分 子 表 面 活 性 剂 处 理 和 双 亲 大 分 子 改 性 。 的小分子表面活性剂分散及应用小 分 子 表 面 活 性 剂 具 有 亲 水 基 和 疏 水 基 ， 疏 水 基 与 碳 管 相 互 作 用 吸 附 在 碳 管

13、管 壁 ， 亲 水 基 则 提 供 了 碳 管 在 水 中 的 稳 定 性 ， 其 浓 度 和 作 用 力 的 变 化 对 碳 管 分 散 起 着 关 键 作 用 。 可 用 于 碳 管 改 性 的 表 面 活 性 剂 有 阴 离 子 、 阳 离 子 、 非 离 子 型 表 面 活性 剂 ， 常 见 的 如 ： 十 二 烷 基 硫 酸 钠 （ ） 、 十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 （ ） 、 十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 （ ） 、 十 二 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 （ ） 等 ， 。 等 研 究 了 水 溶 液 中 不 同 类 型 表 面 活 性 剂 对 单 壁 碳 纳 米

14、 管 （ ） 的 分 散 能 力 。 研 究 发 现 ， 非 离 子 型 表 面 活 性 剂 对 的分 散 能 力 主 要 依 赖 于 亲 水 基 的 尺 寸 效 应 ， 亲 水 基 链 越 长 ， 对 分 散 稳 定 性 越 好 ； 带 有 芳 香 环 的 表 面 活 性 剂 对 的 分 散 性 能 要 高 于 简 单 脂 肪链 的 表 面 活 性 剂 ， 如 好 于 。 等 直 接 采 用 四 种 商 业 化 的 表 面 活 性 剂 来 分 散 稳定 碳 纳 米 管 ， 包 括 、 、 、 。 这 些 表 面 活 性 剂 的 用 量 与 量 之 间 有 一 个 最 佳 比 例 ， 其 分

15、散 能 力 为 。有 许 多 研 究 者 采 用 商 用 化 的 小 分 子 表 面 活 性 剂 分 散 ， 制 备 导 电 墨 水 。 等 采 用 含 有 萘 基 的 非 离 子 型 表 面 活 性 剂 分 散 多 壁 碳 纳 米 管（ ） ， 通 过 喷 墨 打 印 机 ， 在 相 纸 上 制 备 了 表 面 电 阻 为 的 电 极 。 中 科 院苏州纳米所崔铮教授等 通 过 、 分 散 ， 获 得 了 水 性 分 散 液 ， 通 过 喷 墨 打 印 、 气 流 喷 印 技 术 以 及 一 系 列 的 纳 米 压 印 技 术 制备 了 全 印 刷 的 柔 性 薄 膜 二 极 管 （ ） ，

16、 如 图 所 示 。 制 备 的 具 有 迁图 全 印 制 过 程 的 光 学 图 像 及 性 能 表 征 移 率 和 的 开 关 比 。 但 是 此 种 方 法 采 用 的 小 分 子 表 面 活 性 剂 与 碳 管 间 的 相 互 作 用 较 弱 ， 在 低 温 下 易 解 离 、 散 开 ， 墨 水 成 膜 性 和 稳 定 性 也 较 差 ， 限 制 了 其 在 电 子 器 件 上 的 应 用 。 的 双 亲 大 分 子 聚 合 物 分 散 及 传 感 涂 层 应 用双 亲 大 分 子 可 认 为 是 放 大 的 小 分 子 表 面 活 性 剂 ， 同 样 由 亲 水 链 段 与 疏 水

17、 链 段 组 成 ， 并 且 可 以 通 影 像 科 学 与 光 化 学 第 卷过 嵌 段 、 无 规 、 接 枝 等 方 法 构 造 不 同 的 大 分 子 结 构 ， 亲 水 性 链 段 和 疏 水 性 链 段 能 以 特 定 的 方 式 排 列 在 同 一 分 子 链 上 ， 其 最 大 的 特 点 是 能 够 在 一 定 条 件 下 发 生 自 组 装 行 为 ， 形 成 各 种 有 序 的 纳 米 微 相 结 构 ， 如 球 形 、 棒 状 、 囊 泡 、 由 小 胶 束 形 成 的 大 复合 胶 束 等 。 利 用 双 亲 大 分 子 对 进 行 化 学 改 性 同 样 可 以 提

18、 高 其 在 各 种 溶 剂 中 的 溶 解 性 ， 既 可 以 通 过 聚 合 物 链 包 覆 ， 也 可 以 通 过 自 组 装 胶束 来 包 覆 。 相 比 于 小 分 子 表 面 活 性 剂 ， 高 分子 具 有 更 好 的 成 膜 性 和 稳 定 性 ， 在 结 构 和 功 能 上 更具可设计性 ， 可以 根 据 需 求 设 计 不 同 的 聚 合 物 ， 获 得 分 散 稳 定 、 有 特 定 功 能 的 碳 管 材 料 。年 ， 美 国 明 尼 苏 达 大 学 的 和 提 出 了 一 种 通 过 双 亲 嵌 段 共 聚 物 自 组 装 胶 束 包 覆 分 散 的 方 法 ， 如

19、图 所 示 。 该 方 法首 先 合 成 了 双 亲 嵌 段 共 聚 物 聚 苯 乙 烯 聚 丙 烯 酸 （ ） ， 并 将 其 和 一 起 在 有 机 溶 剂中 搅 拌 分 散 ， 随 后 ， 在 超 声 作 用 下 ， 慢 慢 向 体 系 中 滴 加 大 量 的 水 ， 使 双 亲 大 分 子 自 组 装 形 成 胶 束 。 所 形 成 的 胶 束 会 与 发 生 界 面 相 互 作 用 ， 分布 在 表 面 来 稳 定 。 最 后 ， 在 胶 束 稳定 的 溶 液 中 加 入 交 联 剂 ， 使 胶 束 发 生 交 联 作 用 ， 达 到 “固 定 ”胶 束 稳 定 的 结 构 的 目

20、的 。图 胶 束 包 裹 示 意 图 在 双 亲 大 分 子 的 设 计 合 成 过 程 中 可 以 很 方 便 地 引 入 具 有 特 殊 功 能 的 链 段 或 者 基 团 ， 获 得 具 有 响 应 性 功 能 的 聚 合 物 ， 以 响 应 性 聚 合 物 修 饰 可 以 赋 予 其 特 定 的 功 能 和 响 应 性 。 等 合 成 了 一 种 具 有 温 度 响 应 性 的 双 亲 大 分 子 （ ） 用 于 改 性 ， 具 体 过 程见 图 ， 共 聚 物 最 终 在 交 联 状 态 下 以 胶 束 形 态 吸 附 在 碳 管 表 面 。 这 种 共 聚 物 能 够 根 据 环

21、境 温 度 的 变 化 ， 表 现 出 不 同 的 反 应 ， 可 逆 地 形 成 胶 束 ， 该 研 究在 生 物 技 术 和 医 药 方 面 具 有 潜 在 应 用 ， 还 可 用 于 制 备 可 逆 分 离 器 、 温 度 感 应 执 行 器 、 自 动 凝 胶 阀 门 ， 以 及 智 能 的 可 重 复 使 用 的 催 化 剂 。 光 敏 双 亲 大 分 子 分 散 及 应 用利 用 嵌 段 大 分 子 组 装 胶 束 改 性 碳 管 可 制 备分 散 稳 定 的 墨 水 ， 但 是 需 要 外 加 交 联 剂 对 复 合 材 料 进 行 固 定 ， 使 得 体 系 复 杂 化 。 因

22、 此 ， 我 们 选 用 苯 乙 烯 （ ） 、 具 有 光 敏 活 性 的 （ 乙 烯基 苄 氧 基 甲 基 香 豆 素 （ ） 和 马 来 酸 酐 （ ）为 共 聚 单 体 ， 采 用 传 统 的 自 由 基 共 聚 合 成 非 嵌 段 光 敏 双 亲 大 分 子 （ ） ， 在 双 亲 大 分 子 中 引 入 光 交 联 单 元 ， 制 备 具 有 可 光 交 联 的 双 亲大 分 子 胶 束 用 于 分 散 。 将 制 备 的 溶 解 在 （ ） 的 溶 液 中 ， 然 后 在 快 速 搅 拌 的 同 时 缓 慢 滴 加 去 离 子 水 ， 促 使 形 成胶 束 包 裹 。 最 后 将

23、 所 得 分 散 液 在 紫 外 光 下 辐 照 ， 使 光 敏 分 子 苯 乙 烯 马 来 酸 酐 胶 束 上 的 香 豆 素 基 团 发 生 二 聚 交 联 。 具 体 过 程 如图 所 示 。第 期 袁 妍 等 ： 可 用 于 印 刷 电 子 的 水 性 导 电 材 料 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的 应 用 图 温 敏 性 双 亲 大 分 子 （ ） 胶 束 改 性 碳 纳 米 管 示 意 图 （ ） 图 双 亲 性 光 敏 大 分 子 （ ） 胶 束 包 覆 碳 纳 米 管 示 意 图 （ ） （ ） 图 为 紫 外 光 照 射 固 化 后 ， （ ） 包 裹 分 散 的

24、 形 貌 结 构 的 图 。 图 和 图 所 示 分 别 为 未 加 胶 束 分 散 的 和 的 水 溶 液 ， 由 图 可 见 ， 轮 廓 非 常 清 晰 。 当 加 入 （ ） 进 行 自 组装胶束分散以后 ， 外壁形成了一层类似膜的 形 态 ， 如 图 和 所 示 ， 推 测 为 （ ） 形 成 的 胶 束 包 覆 在 外 壁 ， 形 成 稳 定 分散 的 水 溶 液 。 当 用 紫 外 灯 辐 射 以 后 ， （ ） 胶 束 上 的 光 敏 基 团 之 间 发 生 交 联 ， 形成 稳 定 的 网 络 结 构 ， 更 好 的 稳 定 分 散 ， 数 月 不 会 沉 降 ， 可 见 聚

25、合 物 胶 束 改 性 的 方 法 对 改 善 的分散性具有良好的效果 。将 所 得 的 分散液滴涂到被苯 胺 改性 的 玻 碳 电 极 （ ） 上 之 后 ， 快 速 在 电 极 表 面 上 形 成 涂 层 ， 说 明 其 具 有 良 好 的 成 膜 能 力 。 图 为 涂 层 修 饰 电 极 作 为 电 化 学 传 感 电 极 的 制 备 示 意 图 （ ） 、 电 极 表 面 的 （ ） 及 不 同 电 极 检 测 多 巴 胺 （ ） 的 循 环 伏 安 曲 线 （ ） 。 从 中 可 以 看 出 ， 直 径 的 均 匀 地 分 布 在 电 极 影 像 科 学 与 光 化 学 第 卷图

26、照 片 （ ） 纯 分 散 液 ； （ ） （ ） 胶 束 分 散 ；（ ） 纯 分 散 液 ； （ ） （ ） 胶 束 分 散 （ ） （ 质 量 比 ） （ ） ， （ ） （ ） ，（ ） ， （ ） （ ） （ ） （ ） 表面 ， 该表面有很多 多 孔 三 维 空 间 纠 缠 碳 纳 米 管 ， 形 成 了 很 大 的 比 表 面 积 。 图 分 别 是 玻 碳 裸 电 极 （ 曲 线 ） 、 聚 苯 胺 （ ） 膜 修 饰 的 电 极 （ 曲 线） ， 以 及 传 感 涂 层 修 饰 的 电 极（ 曲 线 ） ， 检 测 多 巴 胺 （ ） 的 循 环 伏 安 （ ） 曲 线 ，

27、明显可见在裸 上 的 电 化 学 响 应 性 非 常 差 ； 当 电 极 上 修 饰 一 层 膜 后 ， 由 于 膜 的 电 催 化 效 应 和 好 的 导 电 性 ， 提 高 了 的 响 应 ， 峰 电 流 有 轻 微 的 提 高 （ 曲 线 ） 。 当 在 电 极 上 形 成 传 感 涂 层 后 ， 可 以 观 察 到 一 对 明 显 的 的 氧 化 还 原 峰 （ 曲 线 ） ， 峰 电 流 也 得 到 很 大 的 提 高 。 该 修 饰 电 极 优 良 的 性 能 可 归结 于 管 道 的 纳 米 直 径 、 电 子 结 构 和 管 壁 表 面 的 拓 扑 缺 陷 的 影 响 。 光

28、电 活 性 双 亲 大 分 子 分 散 及 应 用利 用 光 敏 性 双 亲 大 分 子 分 散 可 以 制 备 分 散 稳 定 的 墨 水 ， 并 在 电 化 学 传 感 领 域 有 较 好 的 应 用 。 但 是 ， 当 双 亲 大 分 子 本 身 并 不 具 备 导 电 性 ， 它 的 加 入 会 削 弱 的 导 电 性 ， 制 备 的 电 化 学 传 感 涂 料 在 应 用 时 ， 电 化 学 信 号 的 响 应 性 不 够 高 ， 导 致 后 期 检 测 物 质 的 浓 度 下 限 达 不 到 高要 求 。 我 们 在 前 期 研 究 的 基 础 上 引 入 了 电 活 性 苯 乙

29、烯 咔 唑 类 单 体 。 咔 唑 及 其 衍 生 物 聚 合 物 具 有 良 好 的 光 电 性 能 及 和 空 穴 传 输 性 能 ， 成 本 低 廉 ， 在 有 机 光 电 材 料 、 光 折 变 材 料 、 传 感 材 料 等 领 域 有 着 良好 的 应 用 前 景 。 我 们 选 用 、 自 制 的 电 活 性 单 体 （ 苯 乙 烯 ） 氢 咔 唑 （ ） 和 为 共 聚 单 体 ， 设 计 合 成 了 一 种 新 型 的 同 时 具 有 光 活 性 和 电第 期 袁 妍 等 ： 可 用 于 印 刷 电 子 的 水 性 导 电 材 料 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的

30、应 用 活 性 的 非 嵌 段 双 亲 性 大 分 子 （ ） ， 通 过 自 组 装 的 方 法 制 备 成 胶 束 用 来 稳 定 分 散 ， 采 用 紫 外 光 辐 照 ， 得 到 了 可 稳 定 分 散 数 月 的 导 电 墨 水 。 图 为 不 同 嵌 段 比 聚 合 物 分 散 的 墨 水 的 数 码 照 片 。 可 见 ， 未 用 聚 合 物 胶 束 分 散 的 （ ） 在 水 中 分 散 稳 定 性 较差 ， 分散数小时后 发 生 了 明 显 的 沉 降 。 相 反 ， 用 （ ） 胶 束 分 散 的 表 现 出 很 好 的 分 散 稳 定 性 。 这 是 因 为 在 （ ）

31、胶 束 引 入 时 ， 聚 合 物 中 的 咔 唑 基 团 紧 贴 在 壁 上 ，同 时 聚 合 物 中 含 有 的 大 量 亲 水 基 团 马 来 酸 酐 包 裹 在 碳 纳 米 管 管 壁 上 ， 起 到 了 很 好 的 分 散 作 用 。图 涂 层 修 饰 电 极 作 为 电 化 学 传 感 电 极 的 制 备 示 意 图 （ ） 、 电 极 表 面 的 扫 描 电 镜 图 （ ） 、 不 同 电 极 在 （ ）中 的 的 的 曲 线 （ ） ： （ ） 裸 电 极 ； （ ） 聚 苯 胺 修 饰 电 极 ； （ ） 修 饰 的 电 极 （ ） ， （ ） ， （ ） （ ） （ ） ，

32、 （ ） ， （ ） 图 聚 合 物 对 的 分 散 性 的 数 码 照 片 （ ） 纯 ； （ ） ； （ ） ； （ ） ； （ ） （ ） ， （ ） ， （ ） ， （ ） ， （ ） 影 像 科 学 与 光 化 学 第 卷随 后 ， 我 们 将 合 成 的 （ ） 在 溶 液 内 进 行 电 聚 合 ， 并 扫 描 其 循 环 伏 安 曲 线 。 由 测 试 结 果 可 知 ， 随 着 扫 描 圈 数 的 增 加 ， 电 极 的 电 流 峰 值 逐 渐 减 小 。 这 是 由 于 咔 唑 单 体 发 生 电 聚 合 以 后 ， 在 电 极 的 表 面 形 成 了 一 层 聚 合 物

33、膜 ， 阻 隔 了 电 极 和 电 解 液 的 相 互 作 用 ， 使 得 电信 号 变 弱 。 随 后 在 不 同 扫 描 速 度 下 测 试 了 的 的 曲 线 。 测 试 结 果 表 明 ， 具 有 对 称 的 氧 化 还 原 峰 ， 在 所 研 究 的 扫 描 速 度 范 围 内 ， 的 阳 极 和 阴 极 峰 值 电 流 （ ， ） 随 着扫 描 速 率 的 平 方 根 的 变 化 呈 线 性 增 加 。 在 上 述 检 测 基 础 上 ， 加 入 浓 度 是 的 倍 量 的 抗 坏 血 酸 ， 进行差分脉冲伏 安 法 （ ） 扫 描 （ 见 图 ） ， 以此 来 检 验 电 极 表

34、 面 的 传 感 涂 层 的 选 择 性 ， 结 果 比较 令 人 满 意 。 在 检 测 中 ， 二 者 的 电 化 学 信 号 差 异 明 显 ， 在 处 的 峰 比 较 明 显 ， 而 抗 坏 血 酸 的干扰比较小 ， 并 且 对 于 不 同 浓 度 的 ， 峰 值 保持 了 良 好 的 线 性 。 经 过 传 感 涂 料 修 饰 的 电 极 在 表面 形 成 良 好 的 涂 膜 ， 对 的 检 测 浓 度 最 低 可 达 。图 （ ） 传感涂层修饰电极测试不同浓度的 的 图 ； （ ） 在 传 感 涂 层 修 饰 电 极 上 测 试 的 浓 度 与 峰 电 流 值 的 线 性 关 系

35、图 （ ） ， （ ） 导 电 墨 水 在 印 刷 电 子 器 件 中 的 应 用利 用 小 分 子 表 面 活 性 剂 或 者 双 亲 大 分 子 改 性 可 以 制 备 出 分 散 性 良 好 的 墨 水 ， 适 用 于 印 刷 电 子 材 料 的 制 备 。 所 具 有 的 优 异的 导 体 和 半 导 体 特 性 、 高 比表面积 ， 以 及 极 强 的 气体吸附能力 ， 均 在 印 刷 电 子 中 得 到 了 很 好 的 展 现 和 应 用 。 在 电 子 器 件 中 的 应 用基 于 优 异 的 金 属 导 电 性 能 和 双 极 性 半 导 体 性 质 ， 等 使 用 喷 墨 打

36、 印 制 备 了 电 极 和 以 沟 通 的 晶 体 管 ， 具 有 迁 移 率 和 的 开 关 比 。 韩 国 的 相 关 研 究 人 员 则 采 用 和 的 凹 印 方 式 大 规 模 地 在 柔 性 基 材 上 制 备 了 全 印 刷 的 碳 纳 米 管 晶 体 管 的 集 成 电 路 。 等 以 法 制 备 的 作 为 初 始 材 料 ， 通 过 与 树 脂的 共 混 ， 采 用 丝 网 印 刷 在 玻 璃 上 印 刷 制 备 了 一 种 场 电 子 发 射 器 ， 在 的 高 真 空 下 ， 当 供 应 电 压 为 或 ， 频 率 ， 负 载 比 达 时 ， 发 射 器 寿 命 可

37、达 ， 较 先 前 所 报 道 的 都 要 长 ， 研 究 表 明 碳 管 矩 阵 稀 疏 的 结 构 为 如 此长 的 寿 命 奠 定 了 基 础 。 等 将 羧 基 化 改 性 的 碳 纳 米 管 水 性 分 散 液 用 于 喷 墨 打 印 ， 在 琼 脂 糖 制 备 的 多 孔 基 材 上 制 备 了 薄 膜 晶 体 管 ， 该 印 刷的 晶 体 管 可 以 很 方 便 地 转 移 到 一 些 疏 水 性 较 强 的第 期 袁 妍 等 ： 可 用 于 印 刷 电 子 的 水 性 导 电 材 料 及 其 在 印 刷 电 子 器 件 上 的 应 用 基 材 上 ， 避 免 了 水 性 墨 水

38、 在 疏 水 性 基 材 上 喷 印 不 良 的 结 果 。 在 气 体 传 感 器 中 的 应 用具 有 高 比 表 面 积 ， 改 性 后 的 可 用 于 制 备 气 体 传 感 器 。 等 采 用 结 冷 胶 和 黄 原 胶 改 性 ， 获 得 适 于 喷 印 的 水 性 碳 管 分 散 液 ， 采 用 喷 墨 打 印 在 上 制 备 了 柔 性 透 明 的 湿 度 传 感 器 ， 该 传 感 器 具 有 很 好 的 选 择 性 。新 加 坡 科 学 家 等 将 通 过 喷 涂 的 方 法 在 柔 性 衬 底 上 构 建 了 全 碳 ， 可 作 为 气 体 传 感器 用 来 检 测 一

39、氧 化 碳 和 一 氧 化 氮 等 有 害 气 体 ， 灵 敏 性 高 且 选 择 性 好 。 剑 桥 科 学 家 等 采 用六 氟 异 丙 醇 取 代 的 聚 噻 吩 （ ） 在 氯 仿 中 分散 ， 通 过 旋 涂 制 备 了 可 用 于 检 测 甲 基 膦 酸 二 甲 酯 （ ） 蒸 汽 的 化 学 传 感 器 。 年 ， 等 用 表 面 活 性 剂 改 性 （ ） ， 采 用 喷 墨 打 印 技 术 在 不 同 基 材（ 纸 张 ） 上 喷 印 制 备 可 以 检 测 二 氧 化 氮 和 氯 气 的 新 型 气 体 传 感 器 ， 该 传 感 器 制 备 简 单 ， 检 测 下 限 达

40、 级 浓 度 ， 并 能 实 现 信 号 的 自 发 恢 复 ， 如 图所 示 。 等 以 制 备 的 为 基 质 ， 通 过 丝 网 印 刷 和 浸 涂 法 分 别 制 备 了 用 于 检 测 氨 气 的 传 感 器 ， 研 究 发 现 ， 以 丝 网 印 刷 制 备 的 传 感 器 对 氨 气 的 响 应 是 一 种 型 响 应 行 为 ， 即 吸附 氨 气 后 电 阻 值 增 大 ， 而 以 浸 涂 法 制 备 的 传 感 器 对 氨 气 的 响 应 属 于 型 响 应 行 为 ， 即 吸 附 氨 气 后 电阻值减小 ， 与单 纯 以 为 基 质 浸 涂 制 备 的 传 感 器 检 测 氨 气 是 行 为 一 致 ， 原 因 是 浸 涂 法