【摘 要】
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印刷电子技术的兴起促进了印刷导电油墨的迅速发展。石墨烯导电油墨凭借其电导率高、耐腐蚀、环境友好等优势,成为了研究的热点。目前,高浓度且可稳定分散的石墨烯基水性油墨的制备仍是该领域的难点之一。本文选择使用表面活性剂来改善石墨烯与溶剂水之间的相互作用,制备出性能优异的石墨烯油墨,然后将其应用于固态微型超级电容器（MSCs）中。主要工作如下:（1）使用硅酸钠、碱木质素、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和碱
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印刷电子技术的兴起促进了印刷导电油墨的迅速发展。石墨烯导电油墨凭借其电导率高、耐腐蚀、环境友好等优势,成为了研究的热点。目前,高浓度且可稳定分散的石墨烯基水性油墨的制备仍是该领域的难点之一。本文选择使用表面活性剂来改善石墨烯与溶剂水之间的相互作用,制备出性能优异的石墨烯油墨,然后将其应用于固态微型超级电容器（MSCs）中。主要工作如下:（1）使用硅酸钠、碱木质素、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和碱木质素/CMC-Na复配改善石墨烯与溶剂水之间的相互作用,探究其添加量对石墨烯油墨体系的影响。关于碱木质素和无机物硅酸钠在石墨烯油墨中应用目前鲜有报道。碱木质素具有两亲性且对环境友好,其上的苯丙烷结构与石墨烯表面可产生π-π作用,有望改善石墨烯与溶剂水之间的相互作用。绿色环保且原料易得的无机物硅酸钠可通过插层作用进入到石墨烯片层间,将其引入至石墨烯油墨有望增强油墨的导电性以及油墨与基底间的粘结性。结果表明这几种表面活性剂均可有效改善石墨烯水溶液的分散稳定性,且效果从优到劣依次为:碱木质素/CMC-Na复配、碱木质素、CMC-Na和硅酸钠。利用丝网印刷技术将油墨转移至基底上,经热压处理后,印刷图案的表面电阻最低可达到21Ω/sq。（2）通过简单的方法合成了聚乙烯醇接枝共聚物PANI-PVA。PANI-PVA可溶于水,具有疏水部分和亲水部分,是一种新型表面活性剂。将PANI-PVA引入油墨中,制备了PANI-PVA/石墨烯导电油墨。结果表明合成的新型表面活性剂PANI-PVA可有效改善石墨烯水溶液的分散稳定性,且其效果优于硅酸钠、碱木质素、碱木质素/CMC-Na复配以及常用表面活性剂CMC-Na。同时,合成的PANI-PVA利用了聚苯胺的可导电性和聚乙烯醇的粘结性,使得PANI-PVA/石墨烯导电油墨的导电性能以及附着力均得到提升。PANI-PVA的合成与引入为制备高浓度且可稳定分散的石墨烯基水性油墨提供了新选择。（3）使用PANI-PVA/石墨烯导电油墨作为电极材料,制备了固态MSCs。相较于普通的石墨烯油墨,PANI-PVA/石墨烯导电油墨中的聚苯胺有望增强MSCs的电容性。所制备的MSCs的面电容为9.1388μF/cm~2,能量密度为4.92×10-2μWh/cm~2,功率密度为1.27×10-3μW/cm~2,表明PANI-PVA/石墨烯导电油墨在MSCs中具有应用的价值。
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