石墨烯微結構的電霧化沉積和電射流直寫成型研究.pdf

1、石墨烯具有獨特的結構和性質，在電子設備、傳感器、超級電容器、場效晶體管及復合材料等眾多領域有著巨大的潛在應用價值。石墨烯的圖形化是實現(xiàn)石墨烯器件功能的關鍵。本文采用電霧化沉積和電射流直寫成型的方法，實現(xiàn)了石墨烯微圖形的制造。
　　采用Nafion和乙基纖維素作為分散劑，制備了適用于電霧化沉積和電射流直寫的石墨烯懸浮液。電霧化沉積了石墨烯片和薄膜，研究了高度參數(shù)對石墨烯沉積膜的結構和電學性質的影響。發(fā)現(xiàn)3mm沉積高度下，薄膜具有低表

2、面粗糙度和低方塊電阻，其中方塊電阻值最小為40Ω/sq。通過對石墨烯薄膜進行拉曼光譜測試，證明了電霧化沉積的石墨烯具有典型石墨烯結構。根據接觸角測試結果，分析得出沉積石墨烯具有明顯的疏水特性，能夠實現(xiàn)對硅表面的疏水改性。
　　利用金屬和光刻膠作為模板，結合電霧化技術，分別在PDMS和玻璃襯底上，實現(xiàn)了圖案化石墨烯微結構的沉積成型。分析了模板類型和圖案線寬對沉積石墨烯微結構的影響。研究發(fā)現(xiàn)，金屬模板寬度大于60μm時，沉積石墨烯微結

3、構的致密性會降低，光刻膠模板寬度小于30μm時，沉積石墨烯微結構的致密性會降低。采用模板輔助電霧化沉積技術，結合MEMS工藝，制作了應用于微流控芯片的Pt/石墨烯修飾復合微電極，實現(xiàn)了對羥甲基二茂鐵的電化學檢測，分析發(fā)現(xiàn)Pt/石墨烯修飾復合微電極比Pt微電極具有更高的電化學靈敏度。
　　研究了電射流直寫工藝參數(shù)中高度和流量對電射流直徑及下落形態(tài)的影響。分析發(fā)現(xiàn)直寫高度與流量的變化會直接引起石墨烯微結構幾何尺寸及電學參數(shù)的變化。利用