石墨烯导电胶

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一种导电均匀的石墨烯薄膜的干法转移方法

一种导电均匀的石墨烯薄膜的干法转移方法

一种导电均匀的石墨烯薄膜的干法转移方法
一种导电均匀的石墨烯薄膜的干法转移方法,包括以下步骤:
1. 制备PMMA/石墨烯薄膜。

在24-25um厚的铜箔表面通过化学气相沉积法生长得到连续石墨烯,用匀胶机在石墨烯表面旋涂浓度为100mg/ml的PMMA,旋涂完之后,放在恒温台上于℃下烘烤5-6min。

2. 将步骤1得到的PMMA/石墨烯薄膜置于目标基底上形成层叠物,对层叠物施加58MPa的压力并保压一段时间后再烘干。

3. 去除层叠物中的PMMA,由此完成石墨烯向目标基底的转移,得到固定贴合至目标基底的石墨烯薄膜。

通过向转移至目标基底的PMMA/石墨烯薄膜施加压力后再进行烘烤,可去除石墨烯和目标基底之间的水泡、气泡,进而能够完全避免石墨烯薄膜与基底界面处水泡和气泡的存在,实现石墨烯薄膜的无损转移。

石墨烯导热硅胶

石墨烯导热硅胶

石墨烯导热硅胶石墨烯导热硅胶是一种新型导热材料,具有很高的导热性能和优异的绝缘性能。

它能够有效地传导热量,并且在高温环境下仍能保持稳定的性能。

石墨烯导热硅胶在电子、光电、热电等领域有着广泛的应用前景。

石墨烯导热硅胶的导热性能非常突出。

石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料,具有非常高的导热性能。

石墨烯导热硅胶采用石墨烯作为填充物,能够有效地提高硅胶的导热性能。

石墨烯具有非常高的导热系数,可以将热量迅速传递到硅胶中,并且能够保持稳定的导热性能。

这使得石墨烯导热硅胶在散热领域有着广泛的应用。

石墨烯导热硅胶具有优异的绝缘性能。

石墨烯是一种单层碳原子构成的材料,具有非常好的绝缘性能。

石墨烯导热硅胶在高温环境下仍能保持稳定的绝缘性能,能够有效地阻止电流的泄漏。

这使得石墨烯导热硅胶在电子领域有着广泛的应用,可以用于电子元件的散热和绝缘。

石墨烯导热硅胶还具有很高的可塑性和可加工性。

石墨烯是一种非常薄的材料,可以根据需要制备成不同形状和尺寸的导热硅胶。

石墨烯导热硅胶可以根据具体的应用需求进行加工和改性,以满足不同领域的需求。

这使得石墨烯导热硅胶具有很大的应用潜力。

在实际应用中,石墨烯导热硅胶可以用于散热片、导热膏、导热垫片等产品中。

散热片是一种用于散热的设备,可以将热量从热源传导到外部环境中。

石墨烯导热硅胶可以提高散热片的导热性能,使其能够更有效地散热。

导热膏是一种用于填充电子元件之间的间隙,提高热量传导的材料。

石墨烯导热硅胶可以提高导热膏的导热性能,使其能够更好地传导热量。

导热垫片是一种用于电子元件散热的材料,可以将热量从电子元件传导到外部环境中。

石墨烯导热硅胶可以提高导热垫片的导热性能,使其能够更有效地散热。

石墨烯导热硅胶具有很高的导热性能和优异的绝缘性能,能够在高温环境下保持稳定的性能。

石墨烯导热硅胶在电子、光电、热电等领域有着广泛的应用前景,并且具有很高的可塑性和可加工性。

石墨烯导热硅胶可以用于散热片、导热膏、导热垫片等产品中,提高其导热性能,使其能够更有效地散热。

石墨烯导电的原因

石墨烯导电的原因

石墨烯导电的原因
石墨烯是由碳原子结合成的二维晶体材料,具有极高的导电性能。

其导电原理
主要包括三个方面:
1. 电子结构
石墨烯的电子结构与石墨非常相似,但由于石墨烯只有一个原子层厚度,其两
个相邻碳原子之间距离只有0.14纳米,远小于石墨的0.34纳米,因此石墨烯的电
子结构更加紧密和高密度。

在石墨烯中,碳原子通过sp2杂化形成三角形结构,每个碳原子有三个sp2杂
化轨道与相邻的碳原子形成共价键和一个sp2杂化轨道成为π电子的自由电子。

π
电子非常松散,只需要少量的能量就能使其脱离原子成为传导电子,从而导致了石墨烯的高导电性。

2. 晶格对电子的限制
石墨烯的晶格结构对于电子的自由度有一定的限制,使其具有一定的踏板式能
带结构,从而形成多个导电带,这是石墨烯能够自然形成导电性的重要原因之一。

3. Klein隧穿效应
在石墨烯中,由于电子动能与势能之比较接近于1, 尤其在费米能级附近,因此电子的行为表现为相对论效应。

这种相对论效应对于微观粒子物理中的量子力学现象很重要,即Klein隧穿效应。

Klein隧穿效应是指电子在经过一定厚度的势垒时,会以非常小的概率穿过起始位置,从而在终止位置出现的概率趋近于100%。

在石墨烯中,存在着类似于加速器的镜像电场结构,这种结构能够在电解质中
形成区域性的导电通道,从而在导电时利用Klein隧穿效应使电子的迁移距离更大,导致石墨烯的导电性能更好。

结论
综上所述,石墨烯的导电性能主要是由其电子结构、晶格对电子的限制以及Klein隧穿效应共同作用形成的。

石墨烯在微电子和纳电子器件领域广泛运用,具
有非常重要的应用前景。

石墨烯SU8复合导电光刻胶的制备及传感应用

石墨烯SU8复合导电光刻胶的制备及传感应用

Vol.40高等学校化学学报No.52019年5月㊀㊀㊀㊀㊀㊀CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES㊀㊀㊀㊀㊀㊀895 900㊀㊀doi:10.7503/cjcu20180816石墨烯/SU⁃8复合导电光刻胶的制备及传感应用吴㊀倩,徐梦祎,许㊀升,魏㊀玮,李小杰,刘晓亚(江南大学化学与材料工程学院,光响应功能分子材料国际联合研究中心,无锡214122)摘要㊀将导电导热性石墨烯(GR)引入光刻胶SU⁃8中,制备了具有导电性的复合光刻胶.采用超景深显微镜和万用表表征了石墨烯在复合光刻胶中的分散性及复合光刻胶的导电性.通过光刻法将设计的图案转移到氧化铟锡(ITO)玻璃表面制备了一种新型的GR/SU⁃8图案化电极元件.进一步在GR/SU⁃8/ITO表面电化学原位还原CuNPs,制备了一种新型无酶传感器.实验结果表明,该传感器具有优异的电子转移性能,在1 10mmol/L浓度范围内对过氧化氢具有良好的响应(R2=0 999),同时稳定性优异,15d后电流响应仍可保持90%以上,表明该导电光刻胶可用于电化学传感领域.关键词㊀石墨烯;导电光刻胶;图案化电极;无酶传感器中图分类号㊀O657;O631㊀㊀㊀㊀文献标志码㊀A收稿日期:2018⁃12⁃05.网络出版日期:2019⁃05⁃06.基金项目:国家自然科学基金(批准号:21504032)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:JUSRP115A07)资助.联系人简介:刘晓亚,女,博士,教授,主要从事大分子自组装胶体和功能涂层研究.E⁃mail:lxy@Jiangnan.edu.cn光刻蚀技术是指在光照作用下,借助光致抗蚀剂(光刻胶)将掩膜板上的图形转移到不同衬底上的过程[1].其中,光刻胶是实现这种微细图形加工的关键材料,根据显影原理的不同可分为正胶和负胶[2].正胶的曝光区域可发生光化学反应,在显影液中溶解;而负胶的曝光区域则因发生交联固化而不溶.在种类繁多的光刻胶中,SU⁃8负性光刻胶因其可见光吸收低㊁热稳定性高㊁化学和机械稳定性好以及对紫外线的敏感性高等优点而被广泛用于制造具有高空间分辨率的高纵横比结构[3],在微机电系统㊁微加工和芯片封装等工业化领域中发挥了重要作用[4].单一组分的光刻胶具有电绝缘性,在工业中使用时需外加喷金㊁镀铜等步骤赋予其导电性,增加了工艺步骤及对设备的使用要求,限制了光刻胶的应用普及.随着工业发展及复合材料的兴起,人们发现将填料引入基质中可得到兼具原有性能和填料特性的功能化材料[5],如Blasco等[6]在光刻胶中混合金纳米粒子,Lv等[7]使用聚吡咯制备了具有导电性能的复合光刻胶.然而,金属纳米粒子对光具有较大吸收,进而产生较高热量,会降低光刻胶的聚合深度且影响分辨率,而导电聚合物的溶解性差㊁阻值较大,不利于加工应用.因此,导电填料的选择成为制备导电光刻胶的关键,同时,碳基材料因对光吸收小㊁分散性好等优点受到广泛关注[8 10].石墨烯(GR)是碳原子以sp2杂化轨道组成的六元环蜂巢状点阵结构,是只有1个碳原子厚度的单层片状薄膜[11].这种独特结构赋予石墨烯优良的性能,尤其是比表面积大㊁载流子迁移率高及电阻率小等性能,使其在生物传感㊁超级电容器和透明导电薄膜等方面具有广阔应用前景[12,13].本文选用导电导热型1223石墨烯(GR)作为导电填料,与SU⁃8光刻胶充分混合分散后得到新型复合导电光刻胶;将该复合导电光刻胶涂布于氧化铟锡(ITO)玻璃表面,制备了图案化三维立体电极;进一步在电极表面电化学原位还原CuNPs,制备了一种新型无酶传感器,并考察了该传感器对过氧化氢的检测性能.1㊀实验部分1.1㊀试剂与仪器丙酮㊁乙醇㊁异丙醇㊁硫酸钠㊁硝酸铜㊁过氧化氢(H2O2)㊁丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)㊁磷酸二氢钠㊁磷酸氢二钠和铁氰化钾均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司);SU⁃82000系列光刻胶(苏州研材微纳科技有限公司);导电导热1223型石墨烯(GR,常州第六元素材料科技股份有限公司).I⁃51220型365nm紫外曝光机(上海悦威电子设备有限公司);34401A型万能表(美国安捷伦公司);VHX⁃1000C型超景深显微镜[基恩士(香港)有限公司];CHI660E型电化学工作站(上海辰华仪器有限公司);HitachiS⁃4800型扫描电子显微镜(SEM,日本日立公司);2XZ⁃2型旋片式真空泵(浙江台州求精真空泵有限公司).1.2㊀实验过程1.2.1㊀GR/SU⁃8复合光刻胶的制备㊀分别称取适量GR㊁SU⁃8光刻胶及PGMEA置于烧杯中,控制GR质量分数为2%,3%和4%,超声分散.将分散均匀的复合光刻胶涂于1cmˑ1cm的硅片表面,用万用表检测复合涂层的电阻值.1.2.2㊀图案化GR/SU⁃8电极的制备㊀将4cmˑ4cm的ITO电极依次浸泡于乙醇及去离子水中,超声洗涤3min,循环操作3次后烘干.采用刮涂法将分散均匀的GR/SU⁃8复合光刻胶涂布于ITO电极表面,置于65ħ环境中保持适当时间后,升温至95ħ;用紫外曝光机进行曝光,掩膜板图案包括花瓣㊁线形及风车等;随后放入烘箱中缓慢升温至65和95ħ;采用PGMEA和异丙醇进行循环显影.1.2.3㊀CuNPs/GR/SU⁃8/ITO无酶传感器的构建㊀采用电化学原位还原CuNPs的方法在GR/SU⁃8/ITO电极表面制备无机传感涂层.将电极浸入5mmol/LCuSO4和50mmol/LNa2SO4配制的电沉积液中,连接甘汞电极和铂丝电极形成三电极体系.用电化学工作站施加适当电压(-0 8V)进行100s的I⁃t沉积程序,将无机过渡金属离子原位还原至电极表面.取出电极,用超纯水冲洗并通氮气(N2)干燥,即得电化学无酶传感器.2㊀结果与讨论2.1㊀导电导热型GR的表征单层石墨烯具有优良的导电性,随着石墨层的增加其导电性会急剧减小.首先,对导电导热型GR进行TEM和拉曼光谱表征.由图1(A)可见,石墨烯呈现明显的片层结构,且表面具有标志性的褶皱.在拉曼光谱图[图1(B)]中,D峰为缺陷峰,反映石墨层片的无序性;G峰是碳sp2结构的特征峰,反映其对称性和结晶程度;还可以观察到2703cm-1附近与层结构和堆积方式相关的2D峰及2941cm-1附近与缺陷态密切相关的S3峰.由于石墨烯粉体中存在大量影响缺陷度计算的边界信号,因此直接通过ID/IG的峰强度比来判断石墨烯的缺陷密度缺乏准确性,通常将IS3/I2D的峰强度比作为石墨烯粉体的缺陷密度参数,该比值越小石墨烯的缺陷度越低.通过计算得出IS3/I2D=0 851,此比值相对较小,表明所用石墨烯的缺陷度较低,性能优异.Fig.1㊀TEMimage(A)andRamanspectrum(B)ofgraphene2.2㊀GR/SU⁃8复合导电光刻胶的制备及表征将质量分数分别为2%,3%,4%和5%的GR掺入SU⁃8光刻胶中,得到了具有不同导电性的复合光刻胶,其照片如图2所示.可见,复合光刻胶无明显沉淀及黏壁现象,显示石墨烯在光刻胶中的分散性良好.经检测可知,GR质量分数分别为2%,3%,4%和5%的复合光刻胶膜的方块电阻R分别为0,6000,2000,500kΩ.698高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.40㊀Fig.2㊀DigitalphotoofcompositephotoresistwithdifferentmassfractionsofGR将4种光刻胶连接入电路观察二极管的发光状况,其照片如图3所示.由图3可见,含2%GR的GR/SU⁃8不能使二极管变亮,不具有导电性或电阻过大;而含3%,4%和5%GR的GR/SU⁃8连接的二极管电路接通成功,发出不同亮度的光,说明3%,4%和5%的GR含量足以使复合光刻胶形成导电通路;且GR含量越大时涂层电阻越小,导电性越好.然而,填料含量过大时不易制备均匀分散的导电光刻胶,且会影响光刻胶的分辨率,故采用超景深显微镜对复合光刻胶的微观结构进行了表征,结果如图4所示.Fig.3㊀Digitalphotosofcircuitdiagramforcompositephotoresistfilmwith2%(A),3%(B),4%(C)and5%GR(D)Fig.4㊀Ultradepthoffieldmicroscopephotosofcompositephotoresistwith2%(A),3%(B),4%(C)and5%GR(D)图4显示含2%,3%和4%GR的复合光刻胶干膜均无明显微米级聚集;而含5%GR的复合光刻胶干膜存在明显的微米级聚集.因此,综合考虑GR/SU⁃8的导电性和分散性,后续实验中采用含4%GR的复合光刻胶.Fig.5㊀Ultra⁃depthmicroscopephotosofvariouspatternspreparedbycompositephotoresistwith4%GR为了证明所制备的复合导电光刻胶具有刻蚀各种图案的普适性,将其应用于刻蚀不同尺寸㊁不同图案的微阵列,如线形图案㊁风车图案㊁边缘光滑的花朵图案及边缘尖锐的五角星图案等,各类图案的超景深显微镜照片如图5所示.可以看出,无论图案的形状如何变化,得到的阵列均具有较大保真798㊀No.5㊀吴㊀倩等:石墨烯/SU⁃8复合导电光刻胶的制备及传感应用度,表明GR含量为4%的复合光刻胶对刻蚀各类图案均具有普适性.2.3㊀CuNPs/GR/SU⁃8/ITO无酶传感器的构建及表征2.3.1㊀CuNPs/GR/SU⁃8/ITO电极性能的优化㊀无酶电化学传感器不但可以提高电极对被检测物的检测性能,还具有较高的稳定性,可以克服酶电极易失活㊁不能重复利用的缺点[14 16].本文采用电化学原位还原CuNPs的方法在GR/SU⁃8/ITO表面制备无机传感涂层,沉积电压为-0 8V,沉积时间为100s.以裸ITO电极作为空白对照,检测了无酶传感器的性能.为提高碳基导电材料的导电性,采用在铁氰化钾溶液中循环扫描40周进行活化,由图6可看出,活化后电极的氧化还原峰电流得到明显提高.这是由于经电化学预处理后,有机溶剂被大量除去,微米尺寸的石墨颗粒清晰地暴露在电极表面,能够有效增强电子转移速率及电流响应.Fig.6㊀CyclicvoltammetrycurvesofactivatingGR/SU⁃8/ITOFig.7㊀EDXdiagramofCuNPs/GR/SU⁃8/ITOcoatingInset:SEMimageofCuNPs/GR/SU⁃8/ITOcoating.对制备的CuNPs/GR/SU⁃8/ITO无机传感涂层进行了能量色散X射线光谱(EDX)分析,图7所示元素分析结果证实了Cu元素的存在,表明CuNPs已沉积在GR/SU⁃8/ITO电极表面.Fig.8㊀I⁃tcurves(A,B),concentrationlinearfitcurve(C)andreproducibility(D)ofpreparedbiosensorwith4%GRfor1 30mmol/LH2O22.3.2㊀CuNPs/GR/SU⁃8/ITO传感器的电化学响应性能㊀采用CuNPs/GR/SU⁃8/ITO传感器对含不同浓度H2O2的PBS缓冲溶液进行I⁃t扫描,并对100s后的平衡电流进行拟合,得到H2O2浓度与电流响应的线性曲线(图8).由图8可见,CuNPs/GR/SU⁃8/ITO传感器对1 20mmol/L浓度范围内的H2O2具有良好的检测性能,其线性关系方程为y=0 02139+0 10804x,R2=0 999,检出限(LOD)为0 028898高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.40㊀mmol/L(计算公式:LOD=3σ/A,其中,σ代表空白样品的相对标准偏差,A为分析曲线的斜率,S/N=3).实验还表征了该传感器的重现性,结果如图8(D)所示.可见制备的电极间电流差异小,批次差异性小,重现性好.2.3.3㊀CuNPs/GR/SU⁃8/ITO传感器的实用性㊀选择性和稳定性也是判断传感器性能优劣的关键,实验考察了CuNPs/GR/SU⁃8/ITO传感器的选择性和稳定性.图9(A)示出了加入10mmol/LH2O2和100mmol/L干扰试剂时的电流响应情况,可以看出,该传感器能够对H2O2产生较大响应,而对于更大浓度干扰试剂的加入仅产生微弱波动,且在干扰试剂存在的环境中仍能对H2O2产生同等程度的响应,表明其具有优异的选择性和抗干扰性能.图9(B)显示,该传感器在15d后I/I0趋于平稳,且一直保持在90%以上,证明其具有优异的稳定性.Fig.9㊀Anti⁃interference(A)andstabilityanalysis(B)ofCuNPs/GR/SU⁃8/ITOsensor3㊀结㊀㊀论将导电导热性石墨烯作为填料加入光刻胶SU⁃8中,通过调节填料的用量得到具有不同导电性的复合光刻胶;采用光刻蚀技术在ITO玻璃表面制备具有导电通路的图案化电极元件,并在电极元件表面构筑了简单的无酶传感体系.该无酶传感器展现出对H2O2良好的线性检测性能㊁较低的检出限(28μmol/L)㊁优异的稳定性及抗干扰性.同时,本文方法操作简单㊁可控度高,具备工业化生产的潜力,展示了导电光刻胶在电化学传感领域中的实际应用,未来可能在其它领域具有良好的前景.参㊀考㊀文㊀献[1]㊀XuJ.,ChenL.,TianK.J.,HuR.,LiS.Y.,WangS.Q.,YangG.Q.,ImagingScienceandPhotochemistry,2011,31(1),16 19(许箭,陈力,田凯军,胡睿,李沙瑜,王双青,杨国强.影像科学与光化学,2011,31(1),16 19)[2]㊀WeiW.,LiuJ.C.,LiH.,MuQ.D.,LiuX.Y.,ProgressinChemistry,2014,26(11),1867 1888(魏玮,刘敬成,李虎,穆启道,刘晓亚.化学进展,2014,26(11),1867 1888)[3]㊀MajidianM.,GrimaldiC.,PisoniA.,ForróL.,MagrezA.,Carbon,2014,80,364 372[4]㊀LiuJ.Q.,CaiB.C.,ChenD.,ZhuJ.,ZhaoX.L.,YangC.S.,MicronanoelectronicTechnology,2003,(Z1),132 136(刘景全,蔡炳初,陈迪,朱军,赵小林,杨春生.微纳电子技术,2003,(Z1),132 136)[5]㊀GerardoC.,CretuE.,RohlingR.,Sensors,2017,17(6),1420[6]㊀BlascoEva.,MüllerJonathan.,MüllerP.,TrouilletV.,SchönM.,SchererT.,Barner⁃KowollikC.,WegenerM.,AdvancedMaterials,2016,28(18),3592 3595[7]㊀LvG.W.,ZhangS.H.,WangG.L.,ShaoJ.Y.,TianH.M.,YuD.M.,ReactiveandFunctionalPolymers,2017,111,44 52[8]㊀BenlarbiM.,BlumL.J.,MarquetteC.A.,BiosensorsandBioelectronics,2012,38(1),220 225[9]㊀HauptmanN.,HauptmanN.,Žvegli㊅cM.,Ma㊅cekM.,KlanjšekG.M.,JournalofMaterialsScience,2009,44(17),4625 4632[10]㊀XueB.,ZouY.Q.,YangY.C.,Materials&Design,2017,132,505 511[11]㊀ChenD.,FengH.B.,LiJ.H.,ChemicalReviews,2012,112(11),6027 6053[12]㊀RatinacK.R.,YangW.R.,GoodingJ.J.,ThordarsonP.,BraetF.,Electroanalysis,2011,23(4),803 826[13]㊀WeiQ.F.,YangX.S.,ZhangZ.,LiaoningChemicalIndustry,2014,43(9),1192 1194(魏秋芳,杨雪松,张政,辽宁化工,2014,43(9),1192 1194)[14]㊀CuiL.,YinH.S.,DongJ.,FanH.,LiuT.,PengJ.,AiS.Y.,BiosensorsandBioelectronics,2011,26,3278 3283998㊀No.5㊀吴㊀倩等:石墨烯/SU⁃8复合导电光刻胶的制备及传感应用009高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.40㊀[15]㊀YinH.S.,ZhouY.L.,MengX.M.,ShangK.,AiS.Y.,BiosensorsandBioelectronics,2011,30,112 117[16]㊀CuiL.,ChenL.J.,XuM.R.,SuH.C.,AiS.Y.,AnalyticaChimicaActa,2012,712,64 71PreparationandSensingApplicationofGraphene/SU⁃8CompositeConductivePhotoresist†WUQian,XUMengyi,XUSheng,WEIWei,LIXiaojie,LIUXiaoya∗(InternationalJointResearchCenterforPhotoresponsiveMoleculesandMaterials,SchoolofChemicalandMaterialEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract㊀Itwasproposedtointroducegraphene(GR)withelectricalandthermalconductivityintothephotoresistSU⁃8toprepareaconductivecompositephotoresist.Theultra⁃depthmicroscopeandmultimeterwereusedtoinvestigatethedispersionandtheconductivityofthecompositephotoresist,respectively.Theresultsshowthatthecompositephotoresistisconductivewhenthemassfractionofgraphenereaches3%,andthedispersionofgrapheneisrelativelyuniform.Subsequently,anovelGR/SU⁃8patternedelectrode(GR/SU⁃8/ITO)withthedesignedpatternwaspreparedbyphotolithographyonITOglasssurface.Thecompositeconductivephotoresistwith4%GRformsaconductivepathwiththeITOelectrode,whichincreasesthespecificsurfaceareaoftheelectrode.After40cyclesofcyclicvoltammetryscanning,theredoxcurrentofthecompositeelectrodewasincreasedandtheelectrodeperformancewasfurtherimproved.Finally,ahydrogenperoxide⁃freeenzymesensorwaspreparedonthesurfaceofcompositeGR/SU⁃8/ITOelectrodebyelectrochemicalinsitureductionofcoppernanoparticles.Theexcellentelectrontransferabilityoftheelectrodewasverifiedbythissimpleenzyme⁃freesensingsystem.Thepreparedsensorhasgoodlinearitydetectionforhydrogenperoxideintherangeof1 20mmol/L(R2=0 999).Thestabilityoftheobtainedbiosensorisexcellentbecausethecurrentresponsecanstillbemaintainedabove90%after15d.Atthesametime,theobtainedsensoralsohasgoodselectivityandanti⁃interferencewhichreflectedinthenearlysamecurrentresponsetohydrogenperoxideinthepresenceofvariousinterferents.Inconclusion,theaboveresultsprovetheapplicationoftheconductivephotoresistinthefieldofelectrochemistry.Itisbelievedthatthecompositenon⁃enzymaticelectrochemicalsensorhasgreatapplicationinpointofcareinthefuture.Keywords㊀Graphene;Conductivephotoresist;Patternedelectrode;Non⁃enzymaticsensor(Ed.:S,Z,K)†SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.21504032)andtheSpecialFundforBasicScientificResearchBusinessFeesofCentralUniversities,China(No.JUSRP115A07).。

石墨烯导电原理

石墨烯导电原理

石墨烯导电原理
石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构,具有很特殊的导电性质。

其导电原理可以归结为以下几个方面:
1. π电子结构:石墨烯中的碳原子通过sp²杂化形成了连续的π键网络结构。

这种结构使得石墨烯中的电荷载流子可以沿着二维平面自由移动,形成高度导电的π电子带。

2. 微观特性:石墨烯的二维结构使得其具有了较长的电子平均自由时间和较高的载流子迁移率。

这意味着在石墨烯中,电荷载流子可以以很高的速度自由移动,从而实现高度导电。

3. 零带隙特性:与许多其他材料不同,石墨烯的能带结构呈现出零带隙(或极小的带隙)的特点。

这意味着在零温度下,电荷载流子可以在石墨烯中的任意点上具有连续的能量分布,从而形成了高度导电的能带。

4. Klein隧穿效应:由于石墨烯的零带隙特性,当电荷载流子
遇到能级势垒时,会发生Klein隧穿效应。

在这种效应下,电
子可以以近乎光速的速度穿过势垒,从而实现无阻碍的导电。

综上所述,石墨烯的导电原理可以归结为其特殊的π电子结构、微观特性、零带隙特性和Klein隧穿效应等因素的综合作用。

这些特点使得石墨烯成为一种非常优异的导电材料,在电子学和纳米科技领域具有广泛的应用前景。

石墨烯作为导电添加剂在润滑下的摩擦学性能和导电性能

石墨烯作为导电添加剂在润滑下的摩擦学性能和导电性能

石墨烯作为导电添加剂在润滑下的摩擦学性能和导电性能3.1引言电力复合脂的组成成分可以分为基础油成分和稠化剂成分以及添加剂成分,它的本质可以说也是一种润滑脂。

其具有多种不同的名字,比如导电脂、抗氧化剂、电接触用油脂、电力复合脂或导电膏等不同的称呼。

电力复合脂的形成步骤主要如下:选择矿物油作为合成电力复合脂的基础油,然后通过调化剂进行增稠操作,至于添加剂则是视情况而定,接着进行改性操作->均匀分散操作->研磨均化操作,就可以得到半固体润滑材料。

而这里我们最需要注意的就是添加剂,因为它对于半固体润滑材料造成的影响是最大的,不过,我国在这方面的技术已经趋于成熟,经过30多年的发展,我国已经可以独自研发制作各种性能的半固体润滑材料。

如果要说到电力复合脂所具有的导电能力,不得不谈到的是“隧道效应”。

所谓的隧道效应具体是指电子在电力复合脂内进行流动的物理现象,具体来说,如果金属电子想要逃逸出去,其具有的势能一定要大于电子的逃逸势能,如果能量不够,则一定需要外界的能量来补充。

当电子层本身的势能小于空气层所具有的的势能,那么二侧会形成势垒,大小为U;而这个时候电子在绝缘层本身所具有的动能大小为E,当电子的动能E<势垒U时,,电子依旧会发生从绝缘层的一段穿越到另一端的现象,这种现象通常被科学界称之为“隧道效应。

电力复合脂由于其优良的导电性能,可以用在很多连接的链接处,比如用在导体的连接处的时候,一方面由于含有油脂可以减少摩擦,并且防腐蚀;另一方面良好的导电性,使得电力设备可以更加稳定并且更加安全的运行。

当用在电连接的接续处的时候,因为电力复合脂是一种半固体半液体的的物质,可以完全覆盖电连接的接续处的缝隙;这个时候由于电力复合脂良好的导电性能,进而使得实质上的通电的物质的面积也增大了,也就达到了一种更好的通电状态,从传统的"点接触"通电进一步转变为"面接触"的状态,进而减小了收缩电阻。

具体的工作情况如图3-1所示:图3-1 收缩电阻示意图此外,电力复合脂的使用还可以降低金具、夹具的微振动效应,降低局部异常事故发生的概率。

石墨烯的导电原理

石墨烯的导电原理

石墨烯的导电原理石墨烯是由碳原子构成的单层二维材料,具有独特的结构和特性。

它是一种具有极高导电性的材料,其导电原理主要包括电子传输机制和费米能级调控两个方面。

首先,石墨烯的高导电性是由于其特殊的电子传输机制。

石墨烯由一个个碳原子构成,每个碳原子上有三个σ键与相邻碳原子连接,形成了一个六角形的晶格结构。

石墨烯中的碳原子之间的σ键非常稳定,而且由于存在共轭π键,使石墨烯形成了一个共轭的π电子系统。

这种共轭的π电子系统能够产生强烈的共振效应,使电子在石墨烯中能够自由传输。

在石墨烯中,碳原子之间的σ键尤其是π键的松弛很小,因此电子在石墨烯中的传输非常快速。

此外,由于石墨烯只有一个碳原子层厚度,电子在石墨烯中传输时不会受到晶格缺陷和杂质的干扰,同时也不会受到传统三维材料中的电子间相互碰撞的影响。

这些特性使得石墨烯的电子迁移率(电子在外加电场作用下的平均速度)非常高,达到了几十万平方厘米每伏特秒的量级,远远高于普通金属导体的电子迁移率。

因此,石墨烯具有极高的电导率(单位长度上通过的电流与电压之比),成为一种优良的导电材料。

其次,石墨烯的导电性还可以通过调控费米能级来实现。

费米能级是指在零温度下,材料中电子填充能够填充到的最高能级。

对于导体来说,费米能级需要位于材料的导带中,以使电子能够自由传播。

在石墨烯中,由于电子传输的特殊机制,费米能级处于价带和导带之间的临界位置,被称为费米能级点。

当石墨烯材料在外加电场或施加压力的作用下发生形变时,费米能级点的位置会发生变化,从而对电子传输性质产生重要影响。

当外加电场施加在石墨烯上时,电场作用使得费米能级点上下移动。

当费米能级点偏移至价带区域时,导带中的电子数目增加,从而增加了石墨烯的导电性能。

相反,当费米能级点偏移至导带区域时,导带中的电子数目减少,降低了石墨烯的导电性能。

因此,调控石墨烯的费米能级点位置可以实现对其导电性能的控制。

此外,石墨烯还具有一些特殊的导电性质。

石墨镀镍导电胶

石墨镀镍导电胶

石墨镀镍导电胶石墨镀镍导电胶具有良好的导电性能,其导电率高达10000 S/cm以上,远高于普通导电胶的导电率。

这使得它在电子元件、电路板、导电粘接和防静电涂覆等领域有着广泛的应用。

石墨镀镍导电胶可以在高温、高湿和腐蚀性环境下保持良好的导电性能,具有优异的耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下长期使用。

同时,石墨镀镍导电胶还具有良好的耐磨损性能和机械强度,能够有效地保护导电系统和保持导电性能。

石墨镀镍导电胶的导电性能主要来源于其中的石墨和镍粉。

石墨具有优异的导电性能和耐腐蚀性能,能够有效地传导电流并保持导电性能。

同时,石墨还具有良好的耐磨损性能和机械强度,能够有效地保护导电系统。

而镍粉具有优异的导电性能和耐腐蚀性能,能够有效地提高导电胶的导电性能和耐腐蚀性能。

通过与石墨的混合,可以有效地提高导电胶的导电性能和耐腐蚀性能。

石墨镀镍导电胶具有优异的导电性能和耐腐蚀性能,广泛应用于电子工业中。

在电子元件方面,石墨镀镍导电胶可以用于制造电容器、电阻器、电感器、开关等电子元件,能够提高电子元件的导电性能和耐腐蚀性能。

在电路板方面,石墨镀镍导电胶可以用于制造导电图形和导电线路,能够提高电路板的导电性能和耐腐蚀性能。

在导电粘接和防静电涂覆方面,石墨镀镍导电胶可以用于制造导电胶粘接剂和导电涂料,能够提高导电粘接和涂覆的导电性能和耐腐蚀性能。

随着电子工业的不断发展,对导电材料的要求也越来越高。

石墨镀镍导电胶作为一种优异的导电材料,具有良好的导电性能和耐腐蚀性能,能够满足电子工业对导电材料的要求。

它在电子元件、电路板、导电粘接和防静电涂覆等领域有着广泛的应用前景,将会成为电子工业中的重要材料之一。

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石墨烯导电胶
石墨烯导电胶是一种基于石墨烯的导电材料,具有优异的导电性能和力学性能。

石墨烯是由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维晶体材料,具有高度的柔韧性和导电性。

通过将石墨烯与导电胶基质相结合,可以制备出具有优异导电性能的石墨烯导电胶。

石墨烯导电胶在电子器件制造和能源存储领域具有广泛的应用前景。

首先,石墨烯导电胶可以作为电子器件的导电材料,用于制造柔性电子器件和可穿戴设备。

由于石墨烯具有高度的柔韧性,可以通过加工成薄膜或纳米片的形式,使得电子器件可以具备弯曲和拉伸的性能。

其次,石墨烯导电胶还可以作为电极材料,用于构建高性能的超级电容器和锂离子电池。

石墨烯导电胶具有高电导率和大比表面积的特点,可以有效提高电极材料的充放电速率和储能密度,从而提高能源存储设备的性能。

石墨烯导电胶的制备方法多种多样,常见的方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法等。

其中,机械剥离法是将石墨烯通过机械剥离的方式分离出来,该方法简单易行,但产率较低。

化学气相沉积法是通过在金属衬底上化学气相沉积石墨烯,该方法可以实现大面积的石墨烯制备,但设备成本较高。

化学还原法是通过还原氧化石墨烯或氧化石墨烯烯片制备石墨烯,该方法操作简单,但对原料的纯度要求较高。

石墨烯导电胶的导电性能与石墨烯的含量和导电胶基质的性质密切相关。

石墨烯的导电性能非常好,其电子迁移率可达到数千cm2/Vs,远高于传统的导电材料。

而导电胶基质的选择则决定了导电胶的粘附性和可塑性。

常见的导电胶基质包括聚合物、胶体纳米颗粒和碳纳米管等。

聚合物基质具有良好的可塑性和粘附性,可用于制备柔性电子器件;胶体纳米颗粒基质可以提供高度的粘附性和导电性能,可用于制备高性能的电极材料;碳纳米管基质具有优异的导电性和力学性能,可用于制备高强度和高导电性的石墨烯导电胶。

石墨烯导电胶在实际应用中还存在一些挑战和问题。

首先,石墨烯导电胶的制备工艺相对复杂,需要控制好石墨烯的含量和导电胶基质的性质,以实现优异的导电性能和力学性能。

其次,石墨烯导电胶的稳定性和耐久性需要进一步提高,以满足长期使用的需求。

此外,石墨烯导电胶的成本也是一个需要考虑的问题,目前石墨烯的制备成本较高,导致石墨烯导电胶的价格较高,限制了其在大规模应用中的推广。

石墨烯导电胶作为一种新型的导电材料,具有广阔的应用前景。

通过调控石墨烯的含量和导电胶基质的性质,可以实现石墨烯导电胶在电子器件制造和能源存储领域的应用。

随着石墨烯制备技术的进一步发展和成本的降低,相信石墨烯导电胶将会在未来取得更多的突破和应用。

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