[发明专利]石墨烯油墨及石墨烯线路的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯油墨，以及利用该石墨烯油墨制作线路的方法。

背景技术

导电油墨目前广泛应用于喷涂式电子组件或电子线路上，美国专利案US7834295即揭露一种印刷式点火器的装置，该案使用一导电材料与黏结剂制备一导电油墨，再利用喷涂的方式制作该装置。美国专利案US7097788则揭露一种制备导电油墨的方法，该方法通过研磨的方式形成异向性的导电粒子，再加入溶剂中制备成导电墨水，且不需要经过高温硬化的步骤即可形成电子组件，该导电墨水可应用于电化学传感器。

单层石墨，又称为石墨烯(graphene)，是一种由单层碳原子以石墨键(sp2)紧密堆积成二维蜂窝状的晶格结构，因此仅有一个碳原子的厚度，石墨键为共价键与金属键的复合键，可说是绝缘体与导电体的天作之合。2004年英国曼彻斯特大学Andre Geim与Konstantin Novoselov成功利用胶带剥离石墨的方式，证实可得到单层的石墨烯，并获得2010年诺贝尔物理奖。

石墨烯是目前世界上最薄也是最坚硬的材料，导热系数高于纳米碳管与金刚石，常温下其电子迁移率亦比纳米碳管或硅晶体高，电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。将石墨烯应用于导电油墨，预期将更进一步提升导电油墨的导电性，拓展应用范围。美国专利案US20100000441即揭露一种由石墨烯组成的导电油墨，该石墨烯占整体导电油墨的体积的0.001％以上。

然而，由于石墨烯的先天纳米结构，其堆积密度远小于0.01g/cm3，亦即体积庞大，且容易因凡德瓦尔力产生大量团聚，即便具有非常优异的各项物理特性，对于量产乃至于工业应用而言，都是非常棘手的难题，不仅难以发挥其特性，甚至造成衍生产品的负面效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种石墨烯油墨，该石墨烯油墨包含：分散溶液、高分子黏结剂，以及多个石墨烯片，分散溶液至少包含一溶剂，且该分散溶剂的表面张力为35mJ/m2与55mJ/m2之间，占该石墨烯油墨的99wt％以上，该高分子黏结剂溶解于该分散溶液中，而与该分散溶液共同形成一胶态溶液，该高分子黏结剂占该石墨烯油墨的0.01～0.5wt％，该石墨烯片分散于该胶态溶液中，而石墨烯片悬浮浓度占该石墨烯油墨的0.1～5wt％，其中该石墨烯油墨的黏度小于100cp，且其表面电位大于30mV或小于-30mV。

本发明的另一目的是提供一种石墨烯线路的制作方法，该方法包含：石墨烯油墨制备步骤、遮蔽步骤、油墨喷涂步骤、固化步骤以及移除步骤。石墨烯油墨制备步骤是制备前述的石墨烯油墨。遮蔽步骤是在一绝缘基板上，形成一图案化光阻层，或是设置一图案化屏蔽。油墨喷涂步骤是在绝缘基板上喷涂石墨烯油墨，而使得石墨烯油墨形成在未被该图案化光阻层或该图案化屏蔽遮蔽的绝缘基板的表面上。固化步骤是加热该石墨烯油墨，使得石墨烯油墨中的挥发性液体充分挥发，而使得石墨烯油墨固化。移除步骤是以化学方式移除该图案化光阻层或是以机械力方式移除图案化屏蔽，而使得该绝缘基板的表面留下由石墨烯油墨固化所形成的石墨烯线路，其中该绝缘基板可以为传统印刷电路基板所使用的PET基板、BT基板、玻璃纤维基板，或是玻璃、胶带等，而能够制成电路板、导电玻璃、导电胶带等多种产品。

利用石墨烯高导电、热的特性，先将石墨烯制作为油墨状，从而易于喷涂于产品的表面，配合图案化的方式来形成线路，或是导电薄膜，而使得石墨烯具体的产品化。

附图说明

图1为本发明石墨烯线路的制作方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

S1石墨烯线路的制作方法

S10石墨烯油墨制备步骤

S20遮蔽步骤

S30油墨喷涂步骤

S40固化步骤

S50移除步骤

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

本发明所提供的石墨烯油墨，包含：一分散溶液、一高分子黏结剂、以及多个石墨烯片，该分散溶液占该石墨烯油墨的99wt％以上，且至少包含一溶剂，使得该分散溶剂的表面张力为35mJ/m2与55mJ/m2之间；该高分子黏结剂溶解于该分散溶液中，共同形成一胶态溶液，该高分子黏结剂占该石墨烯油墨的0.01～0.5wt％；该石墨烯片充分分散于该胶态溶液中，石墨烯片悬浮浓度大约占该石墨烯油墨的0.1～5wt％，其中该石墨烯油墨的黏度小于100cp，且其表面电位大于30mV或小于-30mV。