功能性納米材料的圖案化沉積技術(shù)在制備柔性電子器件具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如印刷柔性功能性電路以及能量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器件可以嵌入服飾或其他柔性表面中。而該技術(shù)在制備微型移動(dòng)電子設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備方面依然具有許多挑戰(zhàn)。
在諸多功能性納米材料中，氧化石墨烯由于具有良好的液體可加工性、魯棒性以及還原態(tài)的高導(dǎo)電性等特性，在圖案化沉積技術(shù)具有諸多應(yīng)用。而采用氧化石墨烯印制導(dǎo)電線路的過程中一般需要多個(gè)中間步驟，如清洗、還原等步驟，這極大增加了工藝的復(fù)雜性。
近期，來自于英國(guó)The Open University的Krishnamurthy小組采用等離子體噴射印刷了強(qiáng)酸性氧化石墨烯分散液，在形成功能化圖案的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的原位還原，其相關(guān)研究進(jìn)展發(fā)表在ACS Nano期刊上。
圖一 等離子體噴射印刷并原位還原酸性氧化石墨烯的示意圖
采用大氣壓的等離子射流，可以將高酸性氧化石墨烯懸浮液印刷為圖案化薄膜，同時(shí)其中氧化石墨烯會(huì)原位還原。氦氣和氫氣混合氣氛的低溫等離子體能夠有效地將高酸性的氧化石墨烯分散液（pH<2）中的氧化石墨烯在噴印過程中原位還原。該技術(shù)能夠有效地避免傳統(tǒng)圖案化沉積技術(shù)中印制氧化石墨烯所需的多個(gè)中間步驟，如圖二所示。
圖二 傳統(tǒng)圖案化沉積技術(shù)與等離子體噴射印刷的工藝流程圖
通過X射線光譜（XPS）可證實(shí)，將高酸性氧化石墨烯分散液經(jīng)過低溫等離子噴印過程后，其反應(yīng)中間體與氧化石墨烯中的含氧官能團(tuán)數(shù)量顯著降低，如圖三所示。且還原的氧化石墨烯薄膜具有更好的導(dǎo)電性。
圖三 等離子噴印沉積圖案的XPS C1s能譜
綜上所述，這種基于低溫等離子體噴射印刷工藝具有很好的應(yīng)用潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)還原氧化石墨烯導(dǎo)電圖案的快速大規(guī)模印制。
