由碳纳米管组成的油墨在商业上有多种来源。然而，许多(如果不是全部的话)碳纳米管油墨的特性限制了它们在普通商业印刷设备的高速率印刷中的使用。下面列出了其中一些限制。
- 大多数油墨的碳纳米管浓度非常低，需要多次通过才能达到所需的碳纳米管沉积，从而导致成本和分辨率降低。
- 通常使用非挥发性分散剂和表面活性剂，为了实现碳纳米管的最佳性能，必须去除它们。这需要一个额外的漂洗操作和/或高温烘烤过程。这些增加的步骤增加了成本，并且可能与设备中的其他层不兼容。
- 大多数碳纳米管油墨没有足够高的粘度用于商业印刷工艺，如丝网印刷、柔印或凹印。
- 用于涂覆碳纳米管的传统技术，如旋转涂层和气溶胶喷涂，不适用于卷对卷涂层。它们还需要一个额外的步骤，即通过光刻蚀刻或激光烧蚀进行减法图案化。喷墨打印已经成功地证明了碳纳米管，但这种技术更适合于原型制作而不是高速率制造。
这些限制一直是碳纳米管油墨用于印刷电子应用的商业化的重大障碍。利用标准的商业印刷设备，大面积、高速率打印碳纳米管油墨的能力，将使广泛的印刷电子应用成为可能。
新型碳纳米管油墨
西南纳米技术公司(SWeNT®)采用新型化学方法开发了新型碳纳米管涂层流体和油墨，克服了上述许多限制。2022世界杯八强水位分析这些油墨使用的是由CHASM技术公司开发的专有技术，称为V2Vä油墨技术。2022世界杯八强水位分析V2V(从粘性到蒸汽)采用独特的化学特性，使各种商业涂层和打印技术的碳纳米管打印安全且易于使用。这些特点包括:
- 能够在50至5000 cP的工作范围内调整油墨粘度(兼容丝网、柔印和凹印);
- 不需要去除残留的表面活性剂或分散剂，因为粘性流体在标准干燥条件下(100°C)完全蒸发;
- 无碳纳米管空气污染物;
- 直接打印意味着不需要减法图案。
总体而言，V2V技术克服了之前最先进的碳纳米管油墨和液体的限制，允许使用标准的商业设备进行印刷。这大大扩展了碳纳米管的应用范围。
V2V技术简单地将不含表面活性剂或分散助剂的碳纳米管糊体与粘性介质结合在一起。当结合和混合在一起时，得到的碳纳米管油墨液是稳定的碳纳米管分散体，可以很容易地用商业印刷设备进行印刷。
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V2V粘性介质在标准干燥温度下完全蒸发，不留下需要在后处理中去除或影响干燥涂层中沉积碳纳米管性能的显著残留材料痕迹。介质粘度可以通过微小的化学变化轻松调节到特定涂层应用的所需范围。粘性介质组分化学的改变也会影响干燥或基材的相容性。将油墨涂在聚合材料上可能需要改变粘性介质配方，以尽量减少油墨流体进入基材层的稀释和拯救作用。这是一个使用V2V技术的简单过程，因为所涉及的化学物质与广泛的衬底材料兼容。
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SWeNT碳纳米管油墨液已成功地在具有较高碳纳米管负载(1克/升)的商业丝网印刷设备上进行了演示。LED照明和触控板/屏幕等商业应用正在研究中。图1是为丝网印刷应用开发的油墨的代表曲线。图2是使用商用丝网印刷设备印刷的油墨。图3显示了使用V2V碳纳米管油墨丝网印刷的电极。图4显示了显示碳纳米管结构的丝网印刷薄膜的扫描电镜。
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结论
利用一种新型化学物质，碳纳米管油墨现在可以使用标准的商业印刷设备进行印刷。与目前最先进的碳纳米管流体相比，这种新型流体具有以下几个关键优势:
- 碳纳米管浓度，至少可达1克/升，允许单次打印操作或更高的覆盖每一次;
- 无残余粘度调节剂，表面活性剂或分散助剂去除，以达到最佳性能。100%挥发性墨基;
- 流变性能使潜在线速度高达300英尺/分钟;
- 易于在相对较低的温度(<100ºC)下干燥，使用传统烤箱和烘干机;
- 与各种碳纳米管材料兼容。演示了功能化和非功能化金属和半导体类型;
- 与多种常见基材兼容，包括聚酯，聚碳酸酯和纸张。
- 由于流体特性，直接打印是可能的-不需要掩蔽;
- 直接印刷比喷涂更安全。空气中没有碳纳米管颗粒。
V2V是Chasm Technologies, Inc.2022世界杯八强水位分析的商标。专利申请中。
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