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暨南大學課題組在碳納米管墨水研究獲進展 或可應用于可穿戴電子設備領域
2022年10月12日 13:15:39
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4526
近日，暨南大學化學與材料學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定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的導電性和印刷性。
【化工儀器網 項目成果】導電油墨(electrically conductive printing ink)，通常是指用導電材料分散在連結料中制成的糊狀油墨，也被稱為糊劑油墨。導電油墨具有一定程度導電性質，可作為印刷導電點或導電線路之用。導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多功能先進設備，例如印刷傳感器、發電機、儲能設備。其中，具有優異的電學和力學性能的碳納米管(CNT)是柔性可穿戴設備的理想材料。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用。因此，開發新型的“綠色”CNT分散劑對于CNT基墨水在可穿戴電子設備領域的應用具有重要的意義。
近日，暨南大學化學與材料學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定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的導電性和印刷性。
研究團隊用銅線將4張5×15 mm的CCNT涂布紙串聯組裝成一個熱電發電機(TEG)。在室溫下該TEG的塞貝克系數為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自供電。這意味著該TEG可在活動場合下連續監測人體的運動情況。另一方面，可將TEG安裝在口罩中，通過監測志愿者呼吸頻率來實現健康監測。
CCNT涂布紙基熱電紙不僅具有良好的溫度響應性能，而且由于其具有良好的柔性，還具有作為應變傳感器的潛力。將涂布紙作為應變傳感器，向無涂層一端彎曲時，涂層會受到拉應力，微裂紋擴散和傳播，導致導電網絡破壞，阻力增大。彎曲應變與相對電阻呈高線性關系(R2 = 0.998)。涂布紙在不同的彎曲速率下展示出良好的穩定性和可恢復性，具有典型的與彎曲速率無關的傳感行為。
在循環扭轉180°的過程中，也能獲得可重復且穩定的響應信號。涂布紙在1000次30%的彎曲循環測試中保持良好的相對電阻穩定性。每個彎曲循環中幾乎展示出相同的彎曲傳感信號和優異的再現性，表明涂布紙具有良好的機械靈活性和耐久性，這對于實際應用中的可穿戴傳感器至關重要。因此，可以說ChNCs分散的MWCNT基導電墨水在自供電多功能可穿戴電子產品中具有廣闊的應用前景。
相關論文Carbon Nanotube Ink Dispersed by Chitin Nanocrystals for Thermoelectric Converter for Self-Powering Multifunctional Wearable Electronics于近日發表于國際期刊《Advanced Science(尖端科學)》。
參考來源：中國科學報
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