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1.6.3 喷墨打印法
将石墨充分剥离后,与乙醇、乙烯纤维素(Ethyl Cellulose,EC)混合制成石墨烯墨水,接下来可以直接使用在喷墨打印机上。石墨烯墨水的制备方法如下[208]:
(1)将2.5g石墨鳞片加入50mL质量体积比为1%的乙烯纤维素与乙醇的溶剂中,混合溶剂放置在离心管中;
(2)经过超声波处理3h,剥离石墨鳞片获得石墨烯;
(3)使用离心机将上一步未剥离的石墨鳞片从溶液中分离,可使用两次以达到充分离心的效果。
在石墨烯墨水制备完成后,可以装载到喷墨打印机(如富士DMP-2800)上[209],图1.13显示了使用这种技术将石墨烯打印在经过表面处理的Si/SiO2衬底上,石墨烯线宽大约为60μm,从图中可以看出打印出的石墨烯形态均匀、效果较好,并且可以重复打印,获得不同层数的石墨烯。
图1.13 用石墨烯墨水直接喷墨打印法在目标衬底上进行图案加工。(a)打印的多个平行的石墨烯线条;(b)单个石墨烯线条和单个点(插图);(c)原子力显微镜观察单个石墨烯线条(反复打印10次);(d)重复不同的打印次数对应的截面特性[209]
喷墨打印石墨烯还可以使用柔性衬底,如聚亚胺(俗称Kapton)。使用石墨烯墨水打印出的石墨烯电阻很低(约为4mΩ·cm),代价低、过程十分简单。除了喷墨打印,还有凹印法[210]等印刷技术应用在石墨烯图案加工中,得到的石墨烯样品的电导率约为10000S/m。