1 IntroductionManufacturing large-a

1 Introduction

Manufacturing large-area graphene thin lms is an important step towards the commercialization of graphene based technologies. The inkjet printing of gra-phene is one method for the controlled deposition of large-area transparent or non-transparent conductive lms.1–6 In comparison with other approaches such as chemical vapor deposition (CVD),7,8 inkjet printing is a poor competitor. This holds true especially for transparent graphene thin lms,1,2 where high conduc-tivity and high transparency, together with precise control over the number of layers and defect density is required. Nevertheless, the printing of graphene has a very high potential for applications, where non-transparent but highly conductive patterns are required.9 Examples of such low-end, high-volume applications could be radio frequency identication tags (RFID tags), electromagnetic shielding, or devices where graphene printing of conductive patterns can be effectively utilized. Graphene inks made from graphite have the potential to revolutionize the eld of printed conductors by replacing metallic inks while at the same time reducing biological hazards and production costs.

There are several reports on graphene-based inks encompassing different preparation routes, including the oxidation of graphite to graphite oxide,1,2,10–12 and extended ultrasonication of graphite with3,13 or without a surfactant.6 The majority of studies on non-oxidized graphene report a relatively low graphene concentration,2,6 poor conductivity2 and rather low ratio of graphene to surfac-tant.9 Recently, the successful non-oxidative functionalization of graphene was shown, leading to slightly improved dispersibility in a number of solvents.14–16

Functionalization seems to be very promising for graphene inks as it allows the use of surfactants for colloidal stabilization to be avoided, which in turn has been made responsible for decreasing the conductive properties of a printed layer by increasing the sheet-to-sheet contact resistance. Unfortunately, the previously demonstrated amount of graphene functionalization and, thus, product dis-persibility, is far from ideal, a point which this paper will address.

In this paper we describe two methods for the preparation of graphene-based inks. First, a simple, efficient and up-scalable method is presented, starting from raw graphite and avoiding any oxidation steps to preserve the conductive prop-erties of the graphene throughout the entire process. Second, a non-oxidative covalent functionalization of graphene is presented resulting in a nal product dispersibility of up to 3 mg ml1 in non-toxic solvents. Subsequently we studied the printability of the two inks using two paper substrates, namely FS3 and LumiForte special application papers, which are widely used as substrates for the inkjet and screen printing of conductive patterns. Furthermore, the performance of the two inks was evaluated by means of sheet resistance measurements of large printed areas as a function of the number of printed layers.

2 Experimental

2.1 Preparation of expanded graphite (EG) from Li–THF–GIC

The synthesis of a ternary graphite intercalation compound with Li in THF (Li– THF–GIC) was performed using the procedure of Nomine and Bonnetain.17 Briey, 1.28 g of naphthalene C10H8 (0.01 mol, Alfa Aesar, USA) was dissolved in

Faraday Discussions Paper

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทนำ 1ผลิต lms บางพื้นที่ใหญ่ graphene เป็นก้าว commercialization graphene ที่ใช้เทคโนโลยีที่สำคัญ พิมพ์อิงค์เจ็ท gra phene เป็นวิธีการหนึ่งสำหรับควบคุมสะสมของขนาดใหญ่พื้นที่โปร่งใสหรือ lms.1–6 ไฟฟ้าไม่โปร่งใสเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่น ๆ เช่นการสะสมไอสารเคมี (เกี่ยวกับ 7, 8 พิมพ์อิงค์เจ็ทเป็นคู่แข่งจน นี้มีจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ graphene โปร่งบาง lms, 1, 2 สูง conduc-tivity และความโปร่งใสสูง พร้อมควบคุมแม่นยำจำนวนชั้นและความหนาแน่นความบกพร่องจำเป็น อย่างไรก็ตาม พิมพ์ graphene ที่มีศักยภาพสูงมากสำหรับการใช้งาน ไม่โปร่งใส แต่รูปแบบนำสูง required.9 ตัวอย่างของโปรแกรมประยุกต์ดังกล่าวมี ระดับ เสียงสูงอาจจะแท็ก identication ความถี่วิทยุ (RFID tags), แม่เหล็กไฟฟ้า shielding หรืออุปกรณ์ที่พิมพ์ graphene รูปแบบไฟฟ้าสามารถใช้ effectively หมึก Graphene ที่ทำจากแกรไฟต์มีศักยภาพ revolutionize eld ของเป็นตัวนำที่พิมพ์ โดยหมึกโลหะในขณะเวลาเดียวกันลดต้นทุนการผลิตและอันตรายทางชีวภาพแทนThere are several reports on graphene-based inks encompassing different preparation routes, including the oxidation of graphite to graphite oxide,1,2,10–12 and extended ultrasonication of graphite with3,13 or without a surfactant.6 The majority of studies on non-oxidized graphene report a relatively low graphene concentration,2,6 poor conductivity2 and rather low ratio of graphene to surfac-tant.9 Recently, the successful non-oxidative functionalization of graphene was shown, leading to slightly improved dispersibility in a number of solvents.14–16Functionalization seems to be very promising for graphene inks as it allows the use of surfactants for colloidal stabilization to be avoided, which in turn has been made responsible for decreasing the conductive properties of a printed layer by increasing the sheet-to-sheet contact resistance. Unfortunately, the previously demonstrated amount of graphene functionalization and, thus, product dis-persibility, is far from ideal, a point which this paper will address.ในเอกสารนี้ เราอธิบายวิธีการสองวิธีสำหรับการเตรียมของใช้ graphene หมึก ครั้งแรก เรียบง่าย efficient และวิธีการปรับสเกลขึ้นนำเสนอ เริ่มต้นจากแกรไฟต์ดิบ และหลีกเลี่ยงขั้นตอนเพิ่มออกซิเดชันเพื่อรักษา prop-erties ไฟฟ้าของ graphene ตลอดกระบวนการทั้งหมด Functionalization covalent เป็นไม่ oxidative ของ graphene ที่สอง จะแสดงใน dispersibility เป็นผลิตภัณฑ์ nal ของ 3 มิลลิกรัม ml1 ในพิษหรือสารทำละลาย ต่อมาเราเรียน printability ของหมึกสองที่ใช้พื้นผิวของกระดาษสอง ได้แก่ FS3 และ LumiForte พิเศษสมัครเอกสาร ซึ่งใช้เป็นพื้นผิวสำหรับอิงค์เจ็ทและพิมพ์หน้าจอรูปแบบไฟฟ้า นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของหมึกสองถูกประเมิน โดยการวัดความต้านทานของแผ่นพื้นที่พิมพ์ใหญ่เป็นฟังก์ชันของจำนวนชั้นพิมพ์2 Experimental2.1 การเตรียมขยายแกรไฟต์ (EG) จาก Li – THF – GICสังเคราะห์ของ intercalation สามแกรไฟต์ผสมกับลี่ใน THF (Li – THF-GIC) ทำโดยใช้กระบวนการของ Nomine และ Bonnetain.17 Briey, g 1.28 ของแนฟทาลีน C10H8 (0.01 โมล อัลฟา Aesar สหรัฐอเมริกา) ที่ละลายในกระดาษสนทนาของฟาราเดย์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1 บทนำการผลิตกราฟีนที่มีขนาดใหญ่พื้นที่lmsบางเป็นขั้นตอนที่สำคัญต่อการค้าของเทคโนโลยีตามกราฟีน การพิมพ์อิงค์เจ็ทของเกม-phene เป็นหนึ่งในวิธีการสำหรับการสะสมควบคุมlms.1-6ขนาดใหญ่พื้นที่โปร่งใสหรือไม่โปร่งใสเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในการเปรียบเทียบกับวิธีอื่น ๆ เช่นไอสารเคมีสะสม (CVD) 7,8 พิมพ์อิงค์เจ็ทเป็น เป็นคู่แข่งที่น่าสงสาร นี้ถือเป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับlmsโปร่งใสบางกราฟีน, 1,2-ที่ conduc ประสิทธิภาพในการสูงและความโปร่งใสสูงร่วมกับการควบคุมที่แม่นยำมากกว่าจำนวนชั้นและความหนาแน่นของข้อบกพร่องที่จำเป็นต้องมี อย่างไรก็ตามการพิมพ์ของกราฟีนมีศักยภาพสูงมากสำหรับการใช้งานรูปแบบที่ไม่โปร่งใส แต่สื่อกระแสไฟฟ้าสูงเป็นตัวอย่างของ required.9 ต่ำสุดเช่นการใช้งานปริมาณสูงอาจจะเป็นแท็กวิทยุความถี่identication (แท็ก RFID) ป้องกันไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ที่พิมพ์กราฟีนของรูปแบบสื่อกระแสไฟฟ้าสามารถใช้จฉฉ ectively หมึกแกรฟีนที่ทำจากกราไฟท์ที่มีศักยภาพที่จะปฏิวัติeldของตัวนำที่พิมพ์โดยการเปลี่ยนหมึกพิมพ์โลหะขณะที่ในเวลาเดียวกันการลดอันตรายทางชีวภาพและต้นทุนการผลิต. มีรายงานหลายหมึกพิมพ์กราฟีนที่ใช้ครอบคลุมเส้นทางการเตรียม di ฉฉต่างกันรวมทั้งการเกิดออกซิเดชันของที่มี กราไฟท์ออกไซด์แกรไฟต์ 1,2,10-12 และ ultrasonication ขยาย with3,13 ไฟท์หรือไม่มี surfactant.6 ส่วนใหญ่ของการศึกษาเกี่ยวกับรายงานกราฟีนที่ไม่ได้ออกซิไดซ์กราฟีนมีความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ 2,6 conductivity2 ยากจนและค่อนข้างต่ำ อัตราส่วนของกราฟีนจะ Surfac-tant.9 เมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ไม่ functionalization ออกซิเดชันของกราฟีนที่ประสบความสำเร็จได้รับการแสดงที่นำไปสู่การกระจายตัวดีขึ้นเล็กน้อยในจำนวนของ solvents.14-16 Functionalization ดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มมากสำหรับหมึกพิมพ์กราฟีนที่จะช่วยให้การใช้งาน ลดแรงตึงผิวของคอลลอยด์เพื่อรักษาเสถียรภาพที่จะหลีกเลี่ยงซึ่งจะได้รับการทำหน้าที่รับผิดชอบในการลดคุณสมบัตินำของชั้นพิมพ์โดยการเพิ่มแผ่นต่อแผ่นต้านทานติดต่อ แต่น่าเสียดายที่ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นถึงจำนวนของหมู่ฟังก์ชัน graphene และทำให้ผลิตภัณฑ์โรค persibility อยู่ไกลจากที่เหมาะจุดซึ่งบทความนี้จะอยู่ที่ก. ในบทความนี้เราจะอธิบายสองวิธีสำหรับการเตรียมความพร้อมของหมึกพิมพ์กราฟีนที่ใช้ ครั้งแรกที่เรียบง่าย, E FFI เพียงพอและวิธีการที่สามารถปรับขนาดขึ้นจะนำเสนอเริ่มต้นจากกราไฟท์ดิบและหลีกเลี่ยงขั้นตอนการเกิดออกซิเดชันใด ๆ เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าเสา-erties ของกราฟีนตลอดกระบวนการทั้งหมด ประการที่สองไม่ออกซิเดชั่ functionalization โควาเลนต์ของกราฟีนจะนำเสนอผลในการกระจายสินค้าnalถึง 3 มก. ML1 ในตัวทำละลายที่ปลอดสารพิษ ต่อมาเราศึกษา printability ของทั้งสองหมึกใช้สองพื้นผิวกระดาษคือ FS3 และ LumiForte เอกสารโปรแกรมพิเศษซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นสำหรับการพิมพ์อิงค์เจ็ทและหน้าจอของรูปแบบสื่อกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ผลการดำเนินงานของทั้งสองหมึกได้รับการประเมินโดยใช้วิธีการวัดความต้านทานแผ่นพื้นที่พิมพ์ขนาดใหญ่เป็นหน้าที่ของจำนวนของชั้นพิมพ์. 2 การทดลอง2.1 การจัดทำกราไฟท์ขยาย (EG) จาก Li-THF-GIC สังเคราะห์ของการให้ กราไฟท์ประกอบไปด้วยสารเสพติดกับหลี่ในบ่ายคล้อย (Li- THF-GIC) ได้รับการดำเนินการโดยใช้ขั้นตอนของมิเนและ Bonnetain.17 Briey, 1.28 กรัมเหม็น C10H8 (0.01 โมล, อัลฟ่า Aesar สหรัฐอเมริกา) ถูกละลายในการสนทนาเดย์กระดาษ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 บทนำ

การผลิต graphene บางใหญ่ -  LMS เป็นขั้นตอนสำคัญต่อการค้าของกราฟีนที่ใช้เทคโนโลยี พิมพ์อิงค์เจ็ทของเกรฟิวเน่เป็นวิธีหนึ่งเพื่อควบคุมการสะสมของใหญ่ - โปร่งใสหรือไม่โปร่งใส conductive LMS  1 – 6 ในการเปรียบเทียบกับวิธีการอื่น ๆเช่น chemical vapor deposition ( CVD ) 78 พิมพ์อิงค์เจ็ทเป็นคู่แข่งที่น่าสงสาร นี้ถือเป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโปร่งใสกราฟีนบาง LMS , 1 และ 2 ซึ่งสูง conduc tivity และความโปร่งใสสูง พร้อมกับการควบคุมที่แม่นยำกว่าจำนวนชั้นและความหนาแน่นข้อบกพร่องเป็นสิ่งจำเป็น อย่างไรก็ตาม การพิมพ์ของกราฟีน มีศักยภาพสูงมากสำหรับการใช้งานที่ไม่โปร่งใส แต่ขอนำลวดลายที่ต้องการ9 ตัวอย่างดังกล่าวสามารถตอบสนองการใช้งานได้ identi ความถี่วิทยุการแท็ก ( RFID แท็ก ) , ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ที่สามารถพิมพ์ลวดลายกราฟีนสามารถ E ff ectively ใช้ .กราฟีนหมึกทำจากกราไฟท์มีศักยภาพที่จะปฏิวัติละมั่ง ตัวนำโดยแทนหมึกพิมพ์โลหะในขณะที่ในเวลาเดียวกันการลดอันตรายทางชีวภาพและต้นทุนการผลิต

มีรายงานหลายกราฟีนตามโรงพิมพ์โดยครอบคลุม ดิ ff erent การเตรียมเส้นทาง รวมทั้งการเกิดออกซิเดชันของแกรไฟต์ แกรไฟต์ออกไซด์ต่อ 1 , 2 ,10 – 12 และขยาย ultrasonication ของแกรไฟต์ with3,13 หรือปราศจากสารลดแรงตึงผิว 6 ส่วนใหญ่ของการศึกษาในโนนออกซิไดซ์รายงานความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ 2,6 graphene graphene ยากจน conductivity2 และอัตราส่วนที่ค่อนข้างต่ำของกราฟีนเพื่อ surfac tant 9 เมื่อเร็วๆ นี้ ความสำเร็จไม่เกิด functionalization ของถูกแสดงนำไปสู่การปรับปรุงเล็กน้อยกระจายตัวในหมายเลขของตัวทำละลาย 14 – 16

functionalization น่าจะเป็นผลดีสำหรับ graphene หมึกที่อนุญาตให้ใช้สำหรับการทำจึงต้องหลีกเลี่ยง ซึ่งจะทำให้มีความรับผิดชอบเพื่อลดคุณสมบัติของเลเยอร์ โดยการเพิ่มการพิมพ์แผ่นติดต่อต้านทานแผ่น ขออภัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นปริมาณของกราฟีน functionalization และ จึง ออกผลิตภัณฑ์ persibility ไม่ไกลจากจุดที่เหมาะ กระดาษนี้จะอยู่

บทความนี้บรรยายถึงวิธีการสองวิธี สำหรับการเตรียมการของกราฟีนที่ใช้หมึก แรกที่ง่ายและยืดหยุ่นffi cient และวิธีการนำเสนอเริ่มจากดิบแกรไฟต์ และหลีกเลี่ยงขั้นตอนออกซิเดชันใดเพื่อรักษานำ erties prop ของ graphene ตลอดกระบวนการทั้งหมด ประการที่สอง ไม่เกิดการ functionalization ของกราฟีนที่แสดงผลในระบบกระจายตัวของผลิตภัณฑ์ถึง 3 ml1 มิลลิกรัมในตัวทำละลายที่ปลอดสารพิษ ต่อมาเราได้ศึกษาสภาพพิมพ์ได้ของหมึกพิมพ์ที่ใช้สองสองพื้นผิวกระดาษคือ fs3 lumiforte เอกสารและโปรแกรมพิเศษที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น พื้นผิวสำหรับอิงค์เจ็ทและการพิมพ์หน้าจอรูปแบบสื่อกระแสไฟฟ้า . นอกจากนี้ประสิทธิภาพของทั้งสองหมึกถูกประเมินโดยการวัดความต้านทานของแผ่นพื้นที่พิมพ์ขนาดใหญ่เป็นฟังก์ชันของจำนวนพิมพ์ชั้น

2 ทดลอง

2.1 การเตรียมขยายแกรไฟต์ ( EG ) และเตตระไฮโดรฟูแรนจากหลี่–กิ๊ก

การสังเคราะห์ของ Ternary แกรไฟต์ผสมกับ intercalation Li ในเตตระไฮโดรฟูแรน ( Li ) เตตระไฮโดรฟูแรน ( GIC ) คือการใช้กระบวนการและ nomine bonnetain.17 บรี Y 1.28 กรัม c10h8 แนพทาลีน ( 0.01 โมล อัลฟ่า aesar , USA ) ละลายในกระดาษ

ฟาราเดย์การอภิปราย