1成果简介

碳基复合导电材料具有加工简便、成本效益高和超轻等优点，是一种新兴的电热材料。然而，在柔性可穿戴加热器领域，使用碳基材料开发满足人体健康安全、低电压可操作性和耐用性要求的水基油墨仍然是一项艰巨的挑战。1，比纯超细碳印刷图案低54.99%。用这些印刷图案制备的电热膜在4至16V的低电压驱动下，50秒内就能做出快速反应，温度范围可调至30至90°C。此外，它还能在循环加热、冷却和弯曲条件下保持稳定性能达1000次。我们制作了热均匀性极佳的可穿戴加热套管，验证了其在柔性可穿戴设备应用中的巨大潜力。

2图文导读

图1、油墨制备和丝网印刷图案制备过程的示意图。

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图2、a粘度绘制为不同油墨的剪切速率的函数;b模拟丝网印刷过程中的油墨流变行为。

图3、aStrainsweepcurvesforGNs/UCcompositeconductivein;b–enamicfrequencysweepforGNs/UCcompositeconductiveinforG/U-0,G/U-10,G/U-15,andG/U-20;andfTanδplottedasafunctionoffrequencyfordifferentininnamicfrequencysweep.

图4、aImageaboutclarityoflinesscreenprintedwithG/U-15an m.aidien.cn dbImageofinkadhesiontestingbycross-cuttestonPETfilms.

图5、a–dSchematicdiagramofmicroconductivenetworkmechanismofG/U-0,G/U-10,G/U-15,andG/U-20printingpatterns;eSchematicdiagramofsinglefillersconduc m.renchenpefw.cn tivenetwork;andfSchematicdiagramof"sandwich"compositefillersconductivenetwork.

图6、TherelationshipbetweenTmaxandtheapplie m.wanhaozuche.cn dDCvoltageofGNs/UCelectrothermalfilms.

图7、a–dHomemademechani m.jszjqf.com.cn calflexibilitytestequipmentandetheresistancevaluesoftheG/U-15coatingafterbending0,100,and1000times.

图8、a–dInfraredimagesofthesimpleheatingsleeveinoperation.

3小结

综上所述，本研究采用球磨法制备了一种以GNs和m.51maichepiao.cn UC为复合导电填料的高性能水基导电油墨。得出以下结论：

(1)随着导电填料中GNs含量从0%增加到20%，油墨结构的强度和弹性显著提高。制备的导电油墨具有适合丝网印刷应用的流变特性。所制备的G/U-15印刷图案完整，边缘清晰，印刷清晰度可达0.4毫米，附着力达到1级，符合柔性印刷技术的要求。

(2)当添加15%的GNs时，GNs和UC之间实现了最佳分散，导电填料之间的平面接触和点接触形成了复合“三明治”结构。这就在印刷图案中形成了优化的堆叠结构和完善的导电网络，片面电阻低至14.16Ωsq-1，与不添加GNs的导电油墨相比，片面电阻降低了54.99%。

(3)在较低的驱动电压下，G/U-15电热膜能快速响应并在50秒内达到稳定温度，实现30-90°C的可调加热温度范围。通过加热-冷却循环和机械弯曲测试，G/U-15电热膜表现出良好的性能稳定性，通过物理测试，其温度分布均匀性也十分显著。本研究中展示的高性能GNs/UC丝网印刷油墨在可穿戴电子产品（包括热治疗和个人热管理）中的应用前景十分广阔。

发布于：四川省