碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法专利检索-纳米管纳米技术专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法

阅读：1050发布：2020-12-20

IPRDB可以提供碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料，属于导电浆料技术领域。以所述碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，该浆料包括3％～12％的分散质和88％～97％的分散剂；分散质包括碳纳米管/掺氮碳纳米管和纳米石墨片；分散剂包括添加剂和溶剂。此外，本文还提供上述导电浆料的制备方法。采用本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：导电碳浆具有高的电导率，适用于射频识别技术等高端领域；导电碳浆不含粘结剂，但具有极佳的成膜性；导电碳浆性能稳定，易于存放；导电碳浆材料简单、制备工艺简单，适用于工业化大规模制备。，下面是碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料，其特征在于，以所导电浆料的总重量为100％计，该浆料包括3％～12％的分散质和88％～97％的分散剂；

所述分散质包括：碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；

所述分散剂包括：添加剂和溶剂。

2.如权利要求1所述的浆料，其特征在于，以所述分散质的总重量100％计，所述纳米石墨片的含量为50％～87.5％，所述碳纳米管或所述掺氮碳纳米管的含量为12.5％～50％。

3.如权利要求2所述的浆料，其特征在于，所述溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮NMP。

4.如权利要求2所述的浆料，其特征在于，所述分散质的平均直径小于10微米。

5.如权利要求3所述的浆料，其特征在于，所述添加剂包括表面活性剂；

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、十二烷基磺酸钠SDS、甲基纤维素CMC和吐温-

80、硅氧烷中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的浆料，其特征在于，所述表面活性剂为PVP，以所述导电浆料的总重量为100％计，所述PVP的含量为0.5％～2％。

7.如权利要求6所述的浆料，其特征在于，所述添加剂还包括流平剂、消泡剂和粘结剂中的一种或多种。

8.一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料制备方法，用于制备权利要求1-7中任一项所述导电浆料，其特征在于，包括以下步骤：将分散质加入到分散剂中，机械搅拌均匀，得到混合物；其中，所述分散质包括碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；所述分散剂包括添加剂和溶剂；

将所述混合物进行砂磨，获得所述导电浆料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，以所述导电浆料的总重量为100％计，所述分散质的含量为3％～12％，所述分散剂的含量为88％～97％。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，以所述分散质的总重量100％计，所述纳米石墨片的含量为50％～87.5％，所述碳纳米管或所述掺氮碳纳米管的含量为12.5％～

50％。

说明书全文

碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及导电浆料技术领域，特别涉及一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料。

背景技术

[0002] 导电浆料是以导电材料的微粒均匀地分布于热塑性或者热固性树脂中形成的粘稠状物。以导电浆料制作的对电极在太阳能电池、超级电容器、能源催化等领域中均有实际的应用。导电浆料是有粘结剂、导电填料、溶剂和助剂构成的一种复合材料。其中，粘结剂是导电浆料的成膜物质，导电微粒分散在粘结剂中，形成具有一定粘度和流变特性的适合丝网印刷或者涂敷的悬浮体。导电浆料作为一种中间产品，经丝网印刷或者薄膜涂敷后需要经过一段时间在一定温度下固化完全，最终得到导电膜层。

[0003] 导电浆料根据填料的不同，可以分为碳浆、金属浆料以及改性的陶瓷浆料。目前关于导电碳浆的研究较多，但纯碳系的导电浆料存在电导率低的问题，究其原因，主要是因为传统导电碳浆采用炭黑、人工石墨作为导电剂，成膜性差，在制备导电碳浆时需要加入大量粘结剂。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供了一种碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料及其制备方法，以解决现有技术中导电碳浆的电导率低的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

[0005] 根据本发明实施例的第一方面，提供了一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料。

[0006] 在一些示例性的实施例中，碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料，以碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，该浆料包括3％～12％的分散质和88％～97％的分散剂；

[0007] 分散质包括：碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；

[0008] 分散剂包括：添加剂和溶剂。

[0009] 在一些说明性的实施例中，以分散质的总重量100％计，纳米石墨片的含量为50％～87.5％，碳纳米管或掺氮碳纳米管的含量为12.5％～50％。

[0010] 在一些说明性的实施例中，溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮NMP。

[0011] 在一些说明性的实施例中，分散质的平均直径小于10微米。

[0012] 在一些说明性的实施例中，添加剂包括表面活性剂；

[0013] 表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、十二烷基磺酸钠SDS、甲基纤维素CMC和吐温-80、硅氧烷中的一种或多种组成。

[0014] 在一些说明性的实施例中，表面活性剂为PVP，以导电浆料的总重量为100％计，PVP的含量为0.5％～2％。

[0015] 在一些说明性的实施例中，添加剂还包括流平剂、消泡剂和粘结剂中的一种或多种。

[0016] 根据本发明实施例的第二方面，提供一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料制备方法；

[0017] 在一些示例性的实施例中，一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料制备方法，用于制备上述实施例中导电浆料，包括以下步骤：

[0018] 将分散质加入到分散剂中，机械搅拌均匀，得到混合物；其中，分散质包括：碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；分散剂包括：添加剂和溶剂；

[0019] 将混合物进行砂磨，获得导电浆料。

[0020] 在一些说明性的实施例中，以碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，分散质的含量为3％～12％，分散剂的含量为88％～97％。

[0021] 在一些说明性的实施例中，以分散质的总重量100％计，纳米石墨片的含量为50％～87.5％，碳纳米管或掺氮碳纳米管的含量为12.5％～50％。

[0022] 本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

[0023] 导电碳浆具有高的电导率，适用于射频识别技术等高端领域；

[0024] 导电碳浆不含粘结剂，但具有极佳的成膜性；

[0025] 导电碳浆性能稳定，易于存放；

[0026] 导电碳浆材料简单、制备工艺简单，适用于工业化大规模制备。

[0027] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

[0028] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0029] 图1是根据一示例性实施例示出的纳米石墨片的扫描电子显微镜图、热重曲线和拉曼图谱；其中：图1a-1b是扫描电子显微镜图、图1c是热重曲线图、图1d是拉曼图谱；

[0030] 图2是根据实施例A示出的导电浆料在不同剪切速率下其黏度的变化曲线图；

[0031] 图3是根据实施例A制备的导电浆料制备的半波偶极子结构示意图；

[0032] 图4是对图3中半波偶极子在应用于射频识别技术时的测试数据图；

[0033] 其中：图4a是输入反射系数S11的测量曲线、图4b是真实增益的测量曲线、图4c是在910MHz时半波偶极子的在E方向的辐射方向图、图4d是在910MHz时半波偶极子的在H方向的辐射方向图。

具体实施方式

[0034] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

[0035] 本发明提供的一种碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的制备方法如下：

[0036] 将分散质加入到分散剂中，机械搅拌均匀，得到混合物；其中，分散质包括碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；分散剂包括添加剂和溶剂；

[0037] 将混合物进行砂磨，获得导电浆料。

[0038] 在本实施例中，在制备导电浆料的过程中未添加粘结剂，此外采用了一种新的组合，即碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片，制备导电碳浆。采用本实施例的制备方法制备得到的导电碳浆的一种全新的导电碳浆，具有优异的电导率和成膜性，此外导电碳浆性能稳定，便于长期存放。

[0039] 在现有技术中，传统导电碳浆采用炭黑、人造石墨作为导电剂，成膜性差，在制备导电浆料时或导电浆料在使用时需要加入大量粘结剂，从而导致电导率低。目前虽然公开了将碳纳米管和石墨烯复合制备导电浆料，但对于碳纳米管和纳米石墨片复合制备导电浆料却未见报道。此外，关于纳米石墨片作为导电填料的报道，通常均需要添加粘结剂，如酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂等，并且对于导电浆料或导电油墨的制备，虽然纳米石墨片是一种导电碳材料，但经检索发现鲜有文献使用纳米石墨片作为导电剂。归其原因，可能与近年来对碳纳米管和石墨烯在导电剂上优益性能相关报道有关，特别是对于石墨烯，由于其具有超高的电子迁移率、热导率、高载流子迁移率等特性，并且其结构决定了电子能在二维空间内传导，被看作是迄今为止理想的导电剂。此外，无论纳米石墨片亦或碳纳米管、掺氮碳纳米管，其单独作为导电剂使用时，导电效果较低，因此纳米石墨片相对石墨烯来说不被研究人员看好，甚至被忽视。但石墨烯虽然性能优越，但成本高。相比而言，从经济角度来说纳米石墨片成本远低于比石墨烯，并且根据后续的测试表明，采用本文所提的碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料，能获得优异的电学性质，甚至优于大部分文献报道的采用石墨烯的方案。归其原因，主要是由于目前市售的工业化生产的石墨烯缺陷高、导电效果差。

[0040] 优选的，以碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，分散质的含量为3％～12％，分散剂的含量为88％～97％。

[0041] 本实施例给出了制备碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料时，分散剂和分散质的优选配比范围。在制备导电浆料时，需要同时满足优异的电导率和成膜性。分散质的含量高于12％后，导电浆料粘度过高；当分散质含量低于3％时，导电浆料的粘度过低，无论导电浆料粘度过低或过高，都致使难以研磨均匀，并且不利于后续涂膜。

[0042] 优选的，以分散质的总重量100％计，纳米石墨片的含量为50％～87.5％，碳纳米管或掺氮碳纳米管的含量为12.5％～50％。

[0043] 从电学和力学两方面考虑，为了使得导电浆料具有优异的电学性能，并同时使得制备的碳膜具有较好的力学特性，本实施例给出了最佳的纳米石墨片和碳纳米管或掺氮碳纳米管的填料重量比。通过进一步研究发现以碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，分散质的含量为6％时，对于分散质纯碳纳米管浆料的碳膜电导率在70S/cm，加入纳米石墨片以后会提高其电导率，当在分散质中加入16.7％纳米石墨片(参见下述实施例B的测试结果)后碳膜电导率提高至140S/cm，而当加入50％纳米石墨片时碳膜电导率极大提升至873S/cm(参见下述实施例E的测试结果)。因此可知，随着纳米石墨片比例的增加，碳膜的电导率上升。但经分析比对发现，当碳纳米管/掺氮碳纳米管含量低于12.5％时，导电浆料涂覆的碳膜过于脆，力学性能差，因此碳纳米管/掺氮碳纳米管的含量必须不小于12.5％。此外，碳纳米管/掺氮碳纳米管的含量不能大于50％，这是因为当含量大于50％时，碳膜的电导率较低。经过研究发现将碳纳米管替换为掺氮碳纳米管时，对导电浆料以及涂覆后的碳膜的力学性能影响甚微，但可以提高碳膜的电导率；虽然掺氮碳纳米管可以提高碳膜的电导率，但会较大的影响碳膜的热导率，具体分析详见下述相关实施例和测试数据。

[0044] 根据上述实施例中的方法制备的碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料为：以碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，该浆料包括3％～12％的分散质和88％～97％的分散剂；其中，

[0045] 分散质包括：碳纳米管或掺氮碳纳米管，和，纳米石墨片；

[0046] 分散剂包括添加剂和溶剂。

[0047] 如上述对制备方法的说明和分析可知，导电浆料的配比中不含粘结剂，是一种新的组合，即碳纳米管-纳米石墨片。该导电浆料具有优异的电导率和成膜性，并且性能稳定，便于长期存放。

[0048] 进一步的，以分散质的总重量100％计，纳米石墨片的含量为50％～87.5％，碳纳米管的含量为12.5％～50％。

[0049] 对导电浆料的分散质中纳米石墨片和碳纳米管或掺氮碳纳米管的填料量比进行了进一步的限定，具体原因在上述方法实施例中已进行过详细阐述，在此处不再进行赘述。

[0050] 下面的实施例是对上述碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的优化或进一步限定，亦可理解是对制备上述导电浆料方法的限定，因为导电浆料的原料和配比均与制备方法相关。

[0051] 在一些可选的实施例中，导电浆料的溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮(1-Methyl-2-pyrrolidinone，NMP)。

[0052] 目前，水性导电碳浆研究较少，需要注意的是在本实施例给出的方案中，溶剂可以采用水，并且无需对碳纳米管进行特殊处理，目前报道的例如中国专利CN104766645B中披露的方法，需要将碳纳米管进行掺硫或掺磷处理。此外采用水作为溶剂相比有机溶剂来说，更绿色环保。溶剂的选择除了上述两种，还可以选择其他溶剂，如二乙二醇、乙二醇二甲醚等。在溶剂的选择时，尽量选择低毒，低成本的一类溶剂。

[0053] 优选的，研磨后，导电浆料的分散质的平均直径小于10微米。

[0054] 在方法实施例的研磨的过程中，尽量将分散质的平均颗粒直径研磨至小于10微米，颗粒越小，研磨效果越好，浆料中颗粒越细腻均匀，涂覆后形成的碳膜质量越高。此外，测量方式可以采用刮板细度计进行粒径测量。

[0055] 具体的，在上述实施例中，添加剂包括表面活性剂；

[0056] 表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrrolidone，PVP)、十二烷基磺酸钠(Sodium dodecyl sulfate，SDS)、甲基纤维素(Carboxyl Methyl Cellulose，CMC)和吐温-80中的一种或多种组成。

[0057] 通过本实施例可知，虽然添加剂的种类有很多，但是对于本体系来说，表面活性剂的必要的，并给出了优选的几种表面活性剂。

[0058] 优选的，表面活性剂为PVP，以碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片复合导电浆料的总重量为100％计，PVP的含量为0.5％～2％。

[0059] 其中，PVP表活剂的含量越少，电导率会越高。但是PVP的含量不能过少，否则碳膜的附着力差。当PVP含量低于0.5％时，涂覆后的碳膜附着力差，但当PVP含量超出2％后，对碳膜的性能无明显的提升，反而会造成碳膜的电导率下降。

[0060] 可选的，添加剂还包括流平剂、消泡剂和粘结剂中的一种或多种。

[0061] 具体的，纳米石墨片可以采用机械剥离、电化学插层、化学插层等方法制备。优选的，纳米石墨片的粒径范围为10～200微米。

[0062] 下面举几个具体的实施例对上述实施例进行进一步的说明：

[0063] 在以下实施例中，具体采用如下方法制备导电浆料：

[0064] 步骤1，按照重量份组成，将PVP添加到去离子水中，形成第一混合液；

[0065] 步骤2，将纳米石墨片和碳纳米管/掺氮碳纳米管加入到第一混合液中，机械搅拌30分钟，形成第二混合液；

[0066] 步骤3，将第二混合液放入砂磨机中，砂磨直至产物的平均颗粒粒径小于10微米，获得导电浆料。

[0067] 其中，纳米石墨片可以通过电化学/化学插层制得。

[0068] 作为示范例，电化学插层时可采用0.5M的硫酸铵作为电解质，将石墨棒在+10V电压下电解0.5～3h后，将电解后的溶液过滤得到纳米石墨片。对于化学插层，将鳞片石墨置于浓硫酸/硫代硫酸铵混合液中，所得产物经过过滤超声得到纳米石墨片。

[0069] 图1给出了典型的化学插层得到纳米石墨片的扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)、热重曲线和拉曼Raman图谱。如图1a和1b，从SEM中可以看出纳米石墨片被充分膨胀，有利于后续砂磨。如图1c热重显示至700℃时失重只有12％，表明纳米石墨片中含氧官能团较少，而含氧官能团是碳材料中缺陷重要的组成部分，因此热重说明纳米石墨片中缺陷较少。如图1d，Raman显示D峰和G峰的D/G平均比为0.4(6个采样点)，进一步表明纳米石墨片中缺陷较少。

[0070] 所用碳纳米管为天奈公司生产的Floutube 7000，掺氮碳管制备方法为：将一定量的Floutube 7000与三聚氰胺混合均匀，将该混合物至于管式炉中在氮气氛围下1000℃煅烧2h，即可得到掺氮碳管，一般掺氮量在1～3％之间。

[0071] 具体实施例A-E中不同组分的重量份配比(wt％)如表1：

[0072]

[0073] 表1

[0074] 注a:A-E溶剂为NMP，F-G溶剂为水。

[0075] b:所用碳管为掺氮碳管，溶剂为NMP。

[0076] 对表1中各实施例制备出的导电浆料进行电导率测试；

[0077] 测试方法如下：

[0078] 1、碳膜电导率测试；

[0079] 将上述导电浆料用300微米刮刀涂覆至聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)/聚酰亚胺(Polyimide，PI)等绝缘基底，于鼓风干燥箱中120℃烘干30min，将得到的碳膜经过辊压处理后用四探针法测试薄膜电导率。四探针测试时在薄膜至少取六个不同位置数据，然后取平均值，以减小实验误差。

[0080] 2、样品稳定性测试；

[0081] 将浆料于室温环境中放置3个月，测试其涂覆后碳膜的电导率，得到放置3个月后导电浆料涂覆碳膜的电导率，计算其相对于初始电导率变化值占初始电导率百分比，即表2中的浆料稳定性的值。

[0082] 在电导率的测试过程中，辊压的目的在于：1是提升电导率，因为辊压会去除掉薄膜中的空隙等，并加强纳米石墨片以及碳纳米管之间的相互接触；2是使制备的薄膜更加柔韧。

[0083] 表2示出了表1中各实施例的测试结果：

[0084]

[0085]

[0086] 表2

[0087] 由表2可知，使用NMP为溶剂时，导电浆料的碳膜的电导率和导电浆料的稳定性都要优于水作为溶剂时。主要原因是NMP的表面能与碳材料更接近，因此NMP作为溶剂时更容易得到细腻均一的碳浆。但是考虑到NMP的高沸点和成本，在某些特性场合水作为溶剂更加有利。下面，以溶剂为NMP为例，对上述测试结果进行进一步分析：

[0088] 当溶剂选用NMP时，以分散质的总质量为100％时，纳米石墨片的填料重量百分比为50％、75％和83.3％时，相应的碳纳米管的填料重量百分比分别为50％、25％和16.7％，测出的电导率依次为：873S/cm、1780S/cm和2300S/cm。以分散质的总质量为100％时，纳米石墨片的填料重量百分比为50％、25％和16.7％时，相应的碳纳米管的填料重量百分比分别为50％、75％和83.3％，测出的电导率依次为：873S/cm、240S/cm和140S/cm。此外，引入掺氮碳管也会提高浆料的电导率。在相同的条件下，引入掺氮碳管以后浆料的电导率分别从2300S/cm和140S/cm提升至2400S/cm和300S/cm。可见：

[0089] 1、随着纳米石墨片含量的增加，导电浆料的电导率上升；

[0090] 2、碳纳米管的填料重量百分比最好不要大于50％，当大于50％后，导电浆料的电导率较低；

[0091] 3、虽然引入掺氮碳管会提高浆料电导率，但是在纳米石墨片占主导地位(掺氮碳管：纳米石墨片＝1:5)时，电导率只提升了约4％。只有在掺氮碳管占主导地位(掺氮碳管：纳米石墨片＝5:1)时，电导率才有较大提升约100％。由于当碳纳米管或掺氮碳纳米管含量低于12.5％时，导电浆料涂覆的碳膜过于脆，力学性能差，因此碳纳米管或掺氮碳纳米管的含量必须不小于12.5％。此外，碳纳米管或掺氮碳纳米管的含量不能大于50％，这是因为当含量大于50％时，碳膜的电导率较低。

[0092] 进一步以实施例A为样品，研究了不同剪切速率下其黏度的变化，结果如图2所示。该浆料表现为假塑性流体，具有明显的剪切稀化，适用于丝网印刷等工业印刷技术。

[0093] 为了进一步探究为何纳米石墨片能带来优异的技术效果，经研究分析，可能存在如下原因：

[0094] 1、1D、2D和3D材料在电学、力学性能上具有协同效应，复合薄膜导电性优于材料单独使用时效果的叠加。

[0095] 2、石墨烯的比表面积要远高于纳米石墨片，因此当其构建薄膜时会有更多界面，增加了载流子复合的概率。而纳米石墨片会减少界面，降低载流子复合的概率。

[0096] 事实上，现有技术中如果由氧化石墨烯和石墨烯来构建高导电/导热碳膜，必须经过高温处理。而高温处理以后其X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)图谱显示为石墨的XRD图谱，这表明了由石墨烯回归石墨的过程。综上，使用纳米石墨片可能会获得较石墨烯更加优异的电学性能。

[0097] 由于上述实施例中所述的导电浆料具有优异的导电性，因此可用于射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)等高端领域。为了对本发明实施例所述的导电浆料在RFID的应用前景进行说明，下面采用实施例A中所述的碳纳米管：纳米石墨片为1:5的导电浆料制备了半波偶极子天线如图3，具体参数如图3所示，直导线长度L为70mm，宽度w为3mm，两根直导线间设有无线电微型A(Sub-Miniature-A，SMA)转接头，两根直导线的间距g为3mm。对图3中所示的半波偶极子天线进行相关测试，如图4所示。如图4a所示，当频率为910MHz时，反射功率增益-15.7dBi，此时只有2.3％的功率被反射，高达97.7％功率被反射。
如图4b所示，最高增益是1.36dBi(910MHz)，并且在850MHz～950MHz时的增益均大于1dBi。
目前，对于如图3所示的相同结构的半波偶极子结构，文献报道的碳材料半波偶极子的最大增益是-0.6dBi。而理想的半波偶极子，即电导率无限大时，的增益为2.14dBi。从上述分析可知，本实施例提供的导电浆料制备的半波偶极子具有非常高的电导率，在接收到信号后可以发射大部分功率。图4c和4d分别是半波偶极子在910MHz时在E方向和H方向的辐射方向图。如图4c和4d所示，可知该导电浆料制备的半波偶极子具有典型的RFID半波偶极子的方向图，即在E方向尽量为圆形，在H方向总体呈“8”字形。综上，如图4的各项测试结果表明本发明实施例的导电浆料在RFID中具有相当好的应用前景。

[0098]

[0099]

[0100] 表3

[0101] 注：1为原始碳管/纳米石墨片复合碳膜；2为掺氮碳管/纳米石墨片复合碳膜。

[0102] 此外，上述导电浆料制备的碳膜也具有极高的导热各向异性。具有高导热各向异性的薄膜材料在微电子器件中具有广泛应用：一方面高的面内热导率可以将热量从热点传走；另一方面低的纵向热导率可以防止器件被外部热源加热。从表3可知，原始碳管/纳米石墨片复合碳膜的横向热导K为132.8W/(m K)，而其纵向热导只有0.4，各向异性指数(K/K⊥)高达332；掺氮虽会提升碳膜电导率(见前文电导率部分)，但是明显的，掺氮降低了热导率。因为氮原子可以理解为杂原子，因此增加了声子的散射和复合，因此降低了热导率。掺氮碳管碳膜的K/K⊥＝117.9。需要指出的是，未掺氮碳膜的K/K⊥远高于相关文献数据(ACS Nano,
2011,5,2392,K/K⊥＝62～76；Carbon,2011,49,773,K/K⊥＝139；ACS Appl.Mater.Inter.,
2017,9,2924,K/K⊥＝279)，因此其有望应用于电子器件的散热。

[0103] 综上，本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

[0104] 1、导电碳浆具有高的电导率，适用于射频识别技术等高端领域；

[0105] 2、导电浆料具有优异的导热各项异性，有望用于电子器件散热；

[0106] 3、导电碳浆具有明显的剪切稀化，适用于丝网印刷等工业印刷技术；

[0107] 4、导电碳浆不含粘结剂，但具有极佳的成膜性；

[0108] 5、导电碳浆性能稳定，易于存放；

[0109] 6、导电碳浆材料简单、制备工艺简单，适用于工业化大规模制备。

[0110] 应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

标题	发布/更新时间	阅读量
纳米管膜-专利编号CN104944404B	2020-05-11	231
纳米管膜-专利编号CN104944404A	2020-05-12	112
硅纳米管MOSFET-专利编号CN103392234A	2020-05-13	487
碳纳米管应用于地暖电热膜上的方法-专利编号CN104918341A	2020-05-11	769
碳纳米管-专利编号CN105658573A	2020-05-11	878
PT纳米管-专利编号CN103490077B	2020-05-11	491
PT纳米管-专利编号CN103490077A	2020-05-12	632
碳纳米管膜-专利编号CN101734646B	2020-05-13	554
一种埃洛石纳米管与聚苯胺复合吸油材料-专利编号CN107163573A	2020-05-13	951
一种埃洛石纳米管与聚苯胺复合吸油材料-专利编号CN107163573B	2020-05-12	1046

碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法

碳纳米管/掺氮碳纳米管-纳米石墨片导电浆料及制备方法

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式