[发明专利]一种石墨烯RFID标签及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯材料及其制备办法，可以用于制备导电浆料以及RFID天线。其特征在于，制备方法及使用过程均绿色环保；并且所制备的石墨烯具有高的分散性能和稳定性，在溶剂中易分散均匀且稳定保存。同时制备的石墨烯片层分明，导电性能优越，且石墨烯在分散后导电性能基本不会受影响。本发明提供的石墨烯导电浆料及基于石墨烯导电浆料的多层墨水直写印刷技术在对环境友好的同时，还能够显著协助提升石墨烯RFID标签天线的电导率。同时其黏附度高、不易脱落，韧性佳、不易折断，增长了使用寿命。并且在大规模生产中可有效提高生产效率，降低成本，节约时间。

技术领域

本发明属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域，更具体地，涉及一种石墨烯RFID标签及其制备方法和应用。

背景技术

物联网(Internet of Things，IoT)通过射频识别（RFID）、定位系统等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。在零售、交通、军事上等各个独立的领域已经得到广泛应用。

射频识别(radio frequency identification，RFID)技术是一种利用射频（RF）波通过空间耦合进行双向信息传递来实现目标智能识别的技术。RFID由于其抗干扰能力强，通信距离远，能够适应各种复杂的应用环境，提高工作效率，降低管理成本，已被应用于各个方面，包括医疗保健、物流、智能购物和公共安全等。利用RFID技术可以对RFID标签的信息进行读写，从而可以实现识别物品和数据交换的目的。

RFID天线一般采用铜、铝等金属材料制成，金属标签的机械、化学和热稳定性较差，因此在物联网实际应用中标签极易损坏，同时也产生了电子废物。因此，用环保、高导电性的材料替代金属是极其迫切的。

发明内容

本发明的目的在于采用绿色环保的方法制备一种高分散性能和稳定性的石墨烯材料，且该石墨烯材料制备的浆料能通过多层墨水直写技术印刷成RFID天线，获得高导电率的石墨烯RFID标签天线。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供一种石墨烯材料的制备方法，将氧化石墨在氮气下煅烧，加入乙二醇和水的混合溶液，超声结合磁力搅拌下分散均匀，加入NaOH和乙二醇的混合溶液调节pH值至10～12，密封后微波加热，磁力搅拌冷却至室温，洗涤后过滤干燥，得到所述石墨烯材料。

其中，氧化石墨的制备方法为：将浓硫酸和浓磷酸混合后浸入冰水浴冷却。然后将天然鳞片石墨和高锰酸钾混合倒入混合酸中，搅拌反应约2小时后撤除冰浴，42～48℃水浴反应25～35分钟。之后再次移入冰浴，搅拌下滴加去离子水，后恒温42～48℃水浴搅拌反应约4小时。反应结束后，加入过氧化氢溶液，再经过离心、除去上层清液、超声分散，透析，60～80℃干燥，得到片状氧化石墨。

优选地，所述的浓硫酸和浓磷酸以 8:1 体积比混合。

优选地，天然鳞片石墨和高锰酸钾以 1:3 重量比混合。

优选地，在混合溶液中加入的去离子水的量与浓硫酸等体积。

优选地，所采用过氧化氢溶液浓度为3%。

优选地，搅拌反应约2小时后撤除冰浴，45℃水浴反应30分钟。

优选地，恒温45℃水浴搅拌反应约4小时。

优选地，所述干燥为70℃烘箱内干燥。

根据本发明第一个方面所述的制备方法，优选地，所述煅烧的条件为以每分钟10℃的速率升温至350～450℃。

更优选地，所述煅烧的条件为以每分钟10℃的速率升温至400℃。

优选地，煅烧时间为3.5～4.5h。