[发明专利]石墨纳米片印刷油墨和由其印刷的天线的制备方法和用途

说明书

一种石墨纳米片印刷油墨和利用上述印刷油墨制备石墨纳米片印制天线的方法，其中，所述印刷油墨包括40‑80重量份石墨纳米片、20‑60重量份树脂、1‑40重量份溶剂和0.1‑20重量份助剂；所述方法包括：将所述重量份的石墨纳米片、树脂、溶剂和助剂混合得到石墨纳米片印刷油墨，将所述石墨纳米片印刷油墨印刷成天线，烘干，压实。所制备的石墨纳米片印制天线可用于无线射频识别。

技术领域

本申请涉及但不限于一种天线材料领域，特别涉及但不限于一种石墨纳米片印刷油墨和由其印刷的天线的制备方法和用途。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，通过传感器发射的无线电波，可以在一定距离内读取RFID电子标签内储存的信息。随着RFID技术的普及和快速发展，进一步降低RFID电子标签的制造成本是目前关注的热点。RFID电子标签包括天线、基底和芯片三个部分，其中RFID天线的成本占到电子标签总成本的30％左右。RFID天线的制备方法主要包括蚀刻法、电镀法和印制法等，蚀刻法和电镀法是目前的主要应用方法，但这两种方法的制备工艺复杂、成品制作时间长、生产成本高、环境污染大。印制法制作RFID电子标签天线具有高效快速、无污染的特点，但其所用的天线材料是影响天线性能的关键。

传统的天线导电材料中，导电功能单元主要为碳材料、金属、金属氧化物、导电聚合物等。金属材料是目前应用最广的一种天线材料，其电阻值约为10^-4-10^-2Ω·cm，其中银浆材料所制备的印制电路的导电性能良好，但成本高、耐弯折性差、烧结易开裂；铜浆材料在空气和水的作用下易氧化，导致印制电路的导电性下降甚至失效。与金属材料相比，碳材料的导电性较差，但其优势在于耐腐蚀、抗氧化、成本低、性能稳定。金属氧化物的优势是熔点高、抗氧化、价格适中，但其导电性并不理想。导电聚合物使用方便，导电性比较理想，但使用温度范围较窄、成本较高、稳定性差、储存期短。目前传统的天线导电材料存在着诸多问题，为提高性能，研发新型导电天线材料具有重要意义。

传统的碳浆天线材料与金属天线材料相比，其导电性并不理想，为改善碳浆材料的导电性能，研究人员采用多种新型的碳材料进行了改进，如碳纳米管、碳纤维、石墨烯等，这些材料具有优异的导电特性，但也存在较多问题，例如，碳纳米管需要人工合成，制备成本较高，并且极易发生缠绕团聚，分散难度较高；碳纤维存在与碳纳米管类似的问题，并且纤维尺寸较大，并不适合应用于导电天线材料。

石墨烯是另一种具有优异物理化学性能的碳纳米材料，它是由碳原子以sp²杂化形式构成的六角蜂窝状结构的层状材料，广义上，石墨烯是指层数少于十层(厚度＜3.4nm)的石墨纳米片层(Soft-lithographic processed soluble micropatterns of reducedgraphene oxide for wafer-scale thin film transistors and gas sensors[J].Journal of Materials Chemistry,2012,22(2):714-718.)。石墨烯具有极高的电导率，但目前其制备成本较高，主要制备方法包括气相沉积法、氧化还原法、液相直接剥离法等。气相沉积法主要用于制备石墨烯薄膜，并不适合用于制备导电天线材料所需的石墨烯粉。氧化还原法是制备石墨烯应用最广泛的方法，但其缺点在于氧化处理后的石墨烯导电性大幅度下降，与本征石墨烯的电导率差距较大。液相直接剥离法是通过物理法在液相环境下剥离石墨材料获得产品，该方法得到的石墨烯具有良好的导电性，优于氧化还原法得到的石墨烯，是理想的导电功能材料。但是，液相直接剥离法也存在部分难题：首先物理法剥离的效果并不理想，超声剥离法和球墨剥离法的石墨烯产率小于10％，需要采用高速离心进行分离，间接提高了生产成本。