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暨南大學(xué)課題組在碳納米管墨水研究獲進展 或可應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域
2022年10月12日 13:15:39
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4554
近日，暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院教授劉明賢課題組從蝦殼中提取的甲殼素納米晶(ChNCs)作為多壁碳納米管(MWCNT)的分散劑，通過超聲輔助獲得均勻穩(wěn)定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的導(dǎo)電性和印刷性。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】導(dǎo)電油墨(electrically conductive printing ink)，通常是指用導(dǎo)電材料分散在連結(jié)料中制成的糊狀油墨，也被稱為糊劑油墨。導(dǎo)電油墨具有一定程度導(dǎo)電性質(zhì)，可作為印刷導(dǎo)電點或?qū)щ娋€路之用。導(dǎo)電油墨由于其本身的特殊性，可以在在印刷工藝中能快速生產(chǎn)多功能先進設(shè)備，例如印刷傳感器、發(fā)電機、儲能設(shè)備。其中，具有優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能的碳納米管(CNT)是柔性可穿戴設(shè)備的理想材料。然而，CNT在溶劑中的不良分散性極大地限制了CNT在可穿戴傳感器制造中的應(yīng)用。因此，開發(fā)新型的“綠色”CNT分散劑對于CNT基墨水在可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的意義。
近日，暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院教授劉明賢課題組從蝦殼中提取的甲殼素納米晶(ChNCs)作為多壁碳納米管(MWCNT)的分散劑，通過超聲輔助獲得均勻穩(wěn)定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的導(dǎo)電性和印刷性。
研究團隊用銅線將4張5×15 mm的CCNT涂布紙串聯(lián)組裝成一個熱電發(fā)電機(TEG)。在室溫下該TEG的塞貝克系數(shù)為42.9 μV K-1，表明具有良好的熱電性能，可將其貼在手腕上，收集人體熱量從而實現(xiàn)自供電。這意味著該TEG可在活動場合下連續(xù)監(jiān)測人體的運動情況。另一方面，可將TEG安裝在口罩中，通過監(jiān)測志愿者呼吸頻率來實現(xiàn)健康監(jiān)測。
CCNT涂布紙基熱電紙不僅具有良好的溫度響應(yīng)性能，而且由于其具有良好的柔性，還具有作為應(yīng)變傳感器的潛力。將涂布紙作為應(yīng)變傳感器，向無涂層一端彎曲時，涂層會受到拉應(yīng)力，微裂紋擴散和傳播，導(dǎo)致導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)破壞，阻力增大。彎曲應(yīng)變與相對電阻呈高線性關(guān)系(R2 = 0.998)。涂布紙在不同的彎曲速率下展示出良好的穩(wěn)定性和可恢復(fù)性，具有典型的與彎曲速率無關(guān)的傳感行為。
在循環(huán)扭轉(zhuǎn)180°的過程中，也能獲得可重復(fù)且穩(wěn)定的響應(yīng)信號。涂布紙在1000次30%的彎曲循環(huán)測試中保持良好的相對電阻穩(wěn)定性。每個彎曲循環(huán)中幾乎展示出相同的彎曲傳感信號和優(yōu)異的再現(xiàn)性，表明涂布紙具有良好的機械靈活性和耐久性，這對于實際應(yīng)用中的可穿戴傳感器至關(guān)重要。因此，可以說ChNCs分散的MWCNT基導(dǎo)電墨水在自供電多功能可穿戴電子產(chǎn)品中具有廣闊的應(yīng)用前景。
相關(guān)論文Carbon Nanotube Ink Dispersed by Chitin Nanocrystals for Thermoelectric Converter for Self-Powering Multifunctional Wearable Electronics于近日發(fā)表于國際期刊《Advanced Science(尖端科學(xué))》。
參考來源：中國科學(xué)報
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