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暨南大学课题组在碳纳米管墨水研究获进展 或可应用于可穿戴电子设备领域
2022年10月12日 13:15:39
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：4498
近日，暨南大学化学与材料学院教授刘明贤课题组从虾壳中提取的甲壳素纳米晶(ChNCs)作为多壁碳纳米管(MWCNT)的分散剂，通过超声辅助获得均匀稳定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的导电性和印刷性。
【化工仪器网 项目成果】导电油墨(electrically conductive printing ink)，通常是指用导电材料分散在连结料中制成的糊状油墨，也被称为糊剂油墨。导电油墨具有一定程度导电性质，可作为印刷导电点或导电线路之用。导电油墨由于其本身的特殊性，可以在在印刷工艺中能快速生产多功能先进设备，例如印刷传感器、发电机、储能设备。其中，具有优异的电学和力学性能的碳纳米管(CNT)是柔性可穿戴设备的理想材料。然而，CNT在溶剂中的不良分散性极大地限制了CNT在可穿戴传感器制造中的应用。因此，开发新型的“绿色”CNT分散剂对于CNT基墨水在可穿戴电子设备领域的应用具有重要的意义。
近日，暨南大学化学与材料学院教授刘明贤课题组从虾壳中提取的甲壳素纳米晶(ChNCs)作为多壁碳纳米管(MWCNT)的分散剂，通过超声辅助获得均匀稳定的ChNCs/MWCNT(CCNT)墨水，具有良好的导电性和印刷性。
研究团队用铜线将4张5×15 mm的CCNT涂布纸串联组装成一个热电发电机(TEG)。在室温下该TEG的塞贝克系数为42.9 μV K-1，表明具有良好的热电性能，可将其贴在手腕上，收集人体热量从而实现自供电。这意味着该TEG可在活动场合下连续监测人体的运动情况。另一方面，可将TEG安装在口罩中，通过监测志愿者呼吸频率来实现健康监测。
CCNT涂布纸基热电纸不仅具有良好的温度响应性能，而且由于其具有良好的柔性，还具有作为应变传感器的潜力。将涂布纸作为应变传感器，向无涂层一端弯曲时，涂层会受到拉应力，微裂纹扩散和传播，导致导电网络破坏，阻力增大。弯曲应变与相对电阻呈高线性关系(R2 = 0.998)。涂布纸在不同的弯曲速率下展示出良好的稳定性和可恢复性，具有典型的与弯曲速率无关的传感行为。
在循环扭转180°的过程中，也能获得可重复且稳定的响应信号。涂布纸在1000次30%的弯曲循环测试中保持良好的相对电阻稳定性。每个弯曲循环中几乎展示出相同的弯曲传感信号和优异的再现性，表明涂布纸具有良好的机械灵活性和耐久性，这对于实际应用中的可穿戴传感器至关重要。因此，可以说ChNCs分散的MWCNT基导电墨水在自供电多功能可穿戴电子产品中具有广阔的应用前景。
相关论文Carbon Nanotube Ink Dispersed by Chitin Nanocrystals for Thermoelectric Converter for Self-Powering Multifunctional Wearable Electronics于近日发表于国际期刊《Advanced Science(尖端科学)》。
参考来源：中国科学报
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