Техническое решение относится к области электроники, к электронным схемам, выполненным с помощью 2D-печати, в частности, к гибкой электронике, к растягиваемой электронике, к «умному» текстилю с электронными компонентами, к тонкопленочным электронным устройствам, и может быть использовано при создании широкого спектра электронных устройств.
Известен композитный электропроводящий слой на подложке (патентный документ MY192519, опубликован 25.08.2022, реферат), содержащий первый компонент -проводящий полимер поли(3,4-этилендиокситиофен) - PEDOT, и второй компонент - графен. Проводящий полимер PEDOT получен из поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфоната) - дисперсии PEDOT:PSS. Компонент графена взят в виде дисперсии хлопьев или микролистов графена, полученных из графита. Слой выполнен нанесением дисперсии PEDOT:PSS на слой указанного графена при весовом соотношении компонентов от 1:1 до 4:1 с последующей обработкой органическим растворителем для удаления иономера поли(стиролсульфоната) - PSS.
Приведенный композитный электропроводящий слой характеризуется проводимостью около 4000 См/м.
В качестве ближайшего аналога принят композитный электропроводящий слой на подложке (патентный документ US 2017158815 опубликован 08.06.2017), содержащий первый компонент - поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS), и второй компонент - графен. Слой выполнен на стеклянной подложке посредством нанесения на подложку раствора смеси PEDOT:PSS/графен/додецилсульфат натрия, последующей сушки при 140°С в течение 3 минут, затем промывания в деионизованной воде для удаления из слоя додецилсульфата натрия и последующего высушивания в естественных условиях на воздухе.
Указанный композитный электропроводящий слой на подложке характеризуется слоевым сопротивлением 204-207 Ом/квадрат.
Рассмотренные аналоги не решают техническую проблему создания композитных электропроводящих слоев с более высокой электрической проводимостью и улучшенной ее стабильностью во времени, получаемых 2D печатью на подложке, с расширением ассортимента используемых для печати подложек, на которых может быть расположен слой, с использованием для различных приложений, поскольку известным слоям присущи недостатки.
Недостатки обусловлены неоптимизированным составом слоев.
Разработка направлена на решение технической проблемы создания композитных электропроводящих слоев, обладающих повышенной электрической проводимостью с улучшенной стабильной во времени, получаемых 2D печатью на подложке, с расширением ассортимента используемых подложек, на которых может быть расположен слой, с использованием его для различных приложений за счет достигаемого технического результата.
Техническим результатом является:
- достижение увеличения на порядки проводимости электропроводящего слоя;
- повышение стабильности во времени проводимости электропроводящего слоя;
- повышение гибкости электропроводящего слоя.
Технический результат достигается композитным электропроводящим слоем на подложке, содержащим поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) PEDOT:PSS и графен, при этом слой на подложке выполнен 2D печатью с использованием для чернил суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS с обработкой последнего компонентом чернил - этиленгликолем до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 5⋅10-4 до 5⋅10-3 массовых %, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 100 до 400 нм или до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 1⋅10-3 до 5⋅10-1 массовых %, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 40 до 80 нм.
Композитный электропроводящий слой на подложке выполнен 2D печатью с использованием для чернил суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS с обработкой последнего компонентом чернил - этиленгликолем, а именно, с содержанием графена в суспензии от 1 до 3 мг/мл, с добавлением этиленгликоля из раствора этилового спирта с содержанием этиленгликоля в растворе от 10 до 20 объемных % в растворе этилового спирта с содержанием воды - 30 объемных %, этилового спирта - 70 объемных %.
В композитном электропроводящем слое толщина частиц графена равна 2 нм или менее.
Сущность предлагаемого к правовой охране решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.
На Фиг. 1 представлены для композитных электропроводящих слоев, содержащих графен/PEDOT:PSS, зависимости слоевого сопротивления от содержания PEDOT:PSS, где: 1 - зависимость слоевого сопротивления от содержания PEDOT:PSS в случае состава графен/PEDOT:PSS; 2 - зависимость слоевого сопротивления от содержания PEDOT.PSS в случае состава графен/PEDOT:PSS/этиленгликоль (EG)
На Фиг. 2 показаны зависимости слоевого сопротивления от толщины слоя для полученных 2D печатью композитных электропроводящих слоев, содержащих графен/PEDOT:PSS/EG, где 3 - зависимость, измеренная непосредственно после печати; 4 - зависимость, измеренная по истечении 2 лет.
На Фиг. 3 приведены зависимости относительного сопротивления от механического деформационного изгиба - а) композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке, содержащих графен/PEDOT:PSS/EG, отличающихся между собой толщине - 350 нм, 263 нм и 88 нм, б) слоя графена толщиной 350 нм.
На Фиг. 4 представлены зависимости сопротивления от влажности в камере тестовых композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке, демонстрирующих возможность использования в качестве сенсора влажности - а) при использовании подложки SiO2/Si, б) при использовании подложки из полиимидной пленки (PI).
На Фиг. 5 представлены зависимости слоевого сопротивления от механического деформационного изгиба для четырех тестовых композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке из полиимидной пленки (PI) в форме ленточного орнамента - меандра.
На Фиг. 6 приведены кривые изменения значения тока с течением времени после нанесения на поверхность слоя капли воды с различными добавками для тестовых композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке SiO2/Si, при приложении напряжения 5 В.
Достижение технического результата композитным электропроводящим слоем на подложке, реализованным на основе графена в сочетании с добавкой проводящего полимера поли(3,4-этилендиокситиофена)-поли(стиролсульфоната) - PEDOT:PSS, базируется на его отличительных особенностях.
Отличительные особенности связаны с оптимизацией состава слоя в целях достижения указанного технического результата - увеличения на порядки проводимости электропроводящего слоя, повышения стабильности проводимости и гибкости слоя.
Оптимизация состава затрагивает следующее.
Во-первых, выявление возможностей влиять за счет использования обработки дополнительным компонентом, используемым при 2D печати, на содержание в составе слоя PEDOT:PSS и, как следствие, на повышение проводимости композитного электропроводящего слоя и его стабильности в отношении проводимости.
Во-вторых, определение содержания в композитном слое PEDOT:PSS, при котором, с одной стороны, сопротивление слоя резко уменьшается и повышается проводимость, с другой стороны, отсутствует обуславливаемая наличием в составе слоя PEDOT:PSS значительная деградация, связанная с увеличением сопротивления, снижением проводимости, слоя с течением времени - нестабильность слоя.
В-третьих, определение содержания в композитном слое графена и размеров его частиц в сочетании с содержанием в композитном слое PEDOT:PSS, оказывающих влияние на гибкость и стабильность проводимости композитного электропроводящего слоя.
Известно, что PEDOT:PSS - поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) является проводящим водорастворимым полимером. Выполненные при разработке предлагаемого решения экспериментальные измерения слоевого сопротивления показывают, что оно достигает 6-10 кОм/кв. Непосредственно сам PEDOT характеризуется более высокой проводимостью, однако он не растворяется в воде и в большинстве растворителей (Ouyanga, J.; Xua, Q.; Chua, C.-W.; Yanga, Y.; Lib, G.; Shinar, J. Polymer 2004, 45, 8443; Kirchmeyer, S.; Reuter, K., J. Mater. Chem. 2005, 15, 2077). В композитных слоях, содержащих полистиролсульфонат (poly(styrene sulfonate)) - PPS и PEDOT, последний, в целях формирования слоя, подвергают диспергированию в воде с помощью PPS. В результате слоевое сопротивление сформированных композитных слоев, содержащих PEDOT:PSS, принимает наблюдаемые значения - 6-10 кОм/кв (см. Фиг. 1, кривая 1).
Кроме того, известно, что добавление в состав ряда веществ, таких как этиленгликоль, глицерин, диметилсульфоксид, приводит к росту проводимости слоев PEDOT:PSS (Kim, Y.H.; Sachse, С; Machala, M.L.; May, С; Muller-Meskamp, L.; Leo, K. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1076; Li, Y.; Loh, L.; Li, S.; Chen, L.; Li, В.; Bosman, M.; Ang, K.-W. Nat. Electron. 2021, 4, 348). В качестве добавки, влияющей на проводимость композитного слоя (легирующей добавки), в данном техническом решении выбран этиленгликоль. Выбор в пользу указанного вещества диктуется тем, что наряду с обеспечением им требуемой вязкости суспензии из графена и органического полимера PEDOT:PSS, используемой при 2D печати композитного слоя, данный компонент чернил оказывает воздействие на содержание в композите PEDOT:PSS, тем самым приводя к достижению существенно высокой проводимости композитного слоя. Получение высокой проводимости композитного слоя (см. Фиг. 1, кривая 2) обеспечивается обработкой (легированием) компонента суспензии PEDOT:PSS, заключающейся в частичном удалении компонента PSS из полимерных цепей PEDOT:PSS и заменой его на этиленгликоль (EG). Это приводит к понижению содержания PEDOT:PSS, относительно содержания, которое необходимо было исходно для диспергирования PEDOT, чтобы сформировать слой, но при этом являлось ограничивающим фактором для повышения проводимости полученного композитного электропроводящего слоя. Функция обработки этиленгликолем в отношении PEDOT:PSS заключается в снижении содержания PEDOT:PSS (за счет легирования этиленгликолем полимерных цепей PEDOT:PSS) в композите до значений, при которых наблюдается резкое падение слоевого сопротивления (см. Фиг. 1, кривая 2). В частности, в целях получения существенного роста проводимости, на порядки, указанная обработка добавлением этиленгликоля в суспензию графен/PEDOT:PSS - легирование реализована из раствора этилового спирта с содержанием этиленгликоля от 10 до 20 объемных % в растворе этилового спирта с содержанием воды - 30 объемных %, этилового спирта - 70 объемных %. При этом в суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS, из которой посредством 2D печати при обработке EG сформирован композитный электропроводящий слой на подложке, содержание графена составляет от 1 до 3 мг/мл. Проводимость собственно PEDOT:PSS, претерпевшего обработку этиленгликолем (EG) до достижения его минимального содержания в композите, при котором проявляется эффект резкого падения слоевого сопротивления, соответствует слоевому сопротивлению 5-10 Ом/кв, что является минимальным слоевым сопротивлением предлагаемого композитного слоя графен/PEDOT:PSS/EG (см. Фиг. 1, кривая 2).
При проведении разработки, что в особенности важно для достижения указанного технического результата, определены минимальные значения, интервалы, содержания PEDOT:PSS в композите слоя, при котором слои, характеризуются сниженным слоевым сопротивлением и, соответственно, повышенной проводимостью (см. Фиг. 1). Подвижность носителей заряда в предлагаемом композитном слое при этом равна 1-6 см2/(В⋅с). В то же время, известно, что подвижность носителей заряда в отношении слоев PEDOT:PSS и PEDOT:PSS с этиленгликолем принимает значения 10-3-6⋅10-1 см2/(В⋅с) (Yow-Jon Lin, Wei-Shih Ni and Jhe-You Lee, J. Appl. Phys., 2015, 117, 215501; J. Rivnay, S. Inal, В.A. Collins, M. Sessolo, E. Stavrinidou, X. Strakosas, C. Tassone, D.M. Delongchamp, G.G. Malliaras, Nat. Comm. 2016, 7, 11287). В отношении слоев графена толщиной 2 нм подвижность носителей заряда составляет 5-20 см2/(В⋅с) (E.A.Yakimchuk, R.A. Soots, LA. Kotin, I.V. Antonova, Current Appl. Phys., 2017, 17, 1655). Таким образом, подвижность носителей заряда в предлагаемом композитном слое и слое графена является величиной одного порядка.
Получены значения слоевого сопротивления 20-50 Ом/кв при толщинах слоев более 200 нм и 50-200 Ом/кв при толщинах слоев менее 200 нм. Для достижения низких значений слоевого сопротивления предлагаемого композитного слоя в нем содержание компонента PEDOT:PSS по отношению к содержанию графена должно составлять от 5⋅10-4 до 5⋅10-3 массовых % при содержании графена в композите напечатанного слоя в виде частиц с латеральными размерами (размером в поперечнике) от 100 до 400 нм. В случае использования в композитном электропроводящем слое более мелких частиц графена с латеральными размерами (размером в поперечнике) от 40 до 80 нм содержание компонента PEDOT:PSS по отношению к содержанию графена должно составлять от 1⋅10-3 до 5⋅10-1 массовых %. При этом значения слоевого сопротивления составляют 70-400 Ом/кв при тех же самых значениях толщины слоя, с соответствием больших значений меньшим значениям толщины слоя и, наоборот. Указанные количественные интервалы, характеризующие содержание рассматриваемого компонента в композите предлагаемого слоя, обеспечиваются частичным удалением PSS из полимерных цепей PEDOT:PSS и заменой на этиленгликоль (EG). Обработку, как указано выше, осуществляют добавлением этиленгликоля из раствора этилового спирта с содержанием этиленгликоля в растворе от 10 до 20 объемных % в растворе этилового спирта с содержанием воды - 30 объемных %, этилового спирта - 70 объемных % при использовании для печати суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS, с содержанием графена от 1 до 3 мг/мл. После печати слоя этиленгликоль удаляется сушкой в естественных условиях на воздухе или дополнительным отжигом при температуре 60°С. В результате готовый композитный слой с низким содержанием PEDOT:PSS за счет обработки этиленгликолем, характеризуется слоевым сопротивлением, составляющим 10-100 Ом/кв в зависимости от толщины слоя, и более высокой стабильностью проводимости (см. Фиг. 2).
Используя кривую 3 Фиг. 2, можно сделать сравнение значений проводимости напечатанных предлагаемых композитных слоев толщиной 70 нм и 350 нм с представленными данными первого из аналогов. Для слоя толщиной 70 нм проводимость составляет 2,5⋅104 См/м, а для слоя толщиной 350 нм - 104 См/м, что на порядок больше по сравнению с 4000 См/м для первого аналога.
Указанные содержания PEDOT:PSS в сочетании с используемым в композите графеном обеспечивают повышение стабильности композитных проводящих слоев на подложке - отсутствие значительной деградации проводимости с течением времени. Напечатанные при обработке этиленгликолем 2D композитные электропроводящие слои, обладая низким содержанием PEDOT:PSS, характеризуются повышенной стабильностью проводимости, как показывают экспериментальные данные зависимости слоевого сопротивления от толщины слоя, полученные непосредственно после 2D печати (см. Фиг. 2, кривая 3) и по истечении 2 лет (см. Фиг. 2, кривая 4) при комнатной температуре (22°С) с помощью 4-зондовой головки JANDEL и анализатора НМ21.
Известно, что сопротивление проводящих слоев, получаемых из полимера PEDOT:PSS менее чем за один месяц, увеличивается на порядок (D.A. Mengistie, М.А. Ibrahem, Р.-С. Wang, C.-W. Chu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 2292; T. Kim, S. Park, J. Seo, C.W. Lee, J.-M. Kim, Organic Electronics, 2019,74, 77-81). При хранении в течение трех месяцев слоевое сопротивление рассматриваемого композитного слоя выросло на 40%. Хранение рассматриваемых композитных слоев в течение двух лет и повторное измерение их слоевого сопротивления показало, что сопротивление выросло в 5-10 раз, в то время как известные сведения показывают увеличение сопротивления в 10 раз при хранении менее месяца.
Таким образом, относительно повышения стабильности проводимости предлагаемого слоя, содержание PEDOT:PSS в композите снизу ограничено значением, при котором слоевое сопротивление резко уменьшается. Верхнюю границу диапазона значений определяет содержание, при котором деградация проводимости композита слоя, связанная с присутствием содержания PEDOT:PSS, становится значительной. Так, для содержания PEDOT:PSS до 2-10-2 массовых % относительно содержания графена в композите слоя, присутствующего в виде частиц с латеральными размерами от 100 до 400 нм, изменение слоевого сопротивления по истечении одного месяца составляет от 2 до 3%, в то время как при содержании 1⋅10-1 массовых % или более изменение слоевого сопротивления по истечении этого же времени составляет от 50 до 80%.
Использование в композите указанного графена в сочетании с указанным содержанием PEDOT:PSS, как следует из экспериментально полученных зависимостей относительного сопротивления от механического деформационного изгиба (см. Фиг. 3), приводит к повышению гибкости предлагаемого слоя. То есть, при деформации растяжения, возникающей при изгибе слоя, проявляется слабое изменение сопротивления слоя (см. Фиг. 3а)). В предлагаемом композитном слое это изменение составляет от 1 до 10% при растягиваемой деформации до 4,5%, в то время как слой из частиц графена толщиной 350 нм демонстрирует увеличение сопротивления в 4 раза (см. Фиг. 3б)). В работе (М. Soni, М. Bhattacharjee, М. Ntagios, R. Dahiya, IEEE Sensors Journal, 2020, 20, 14) в отношении аналога предлагаемого композитного слоя на основе графена и PEDOT:PSS представлены сведения о значительном изменении сопротивления при растяжении.
Применение слоев на основе графена в качестве электродов, канала транзисторов, сенсоров, а также в других приложениях, требует относительно большой их толщины (50-200 нм). Сопротивление слоя указанной толщины при печати без добавления PEDOT:PSS при последующем растяжении (за счет изгиба) приводит к росту сопротивления слоя до 10-20%. Гибкость слоев на основе графена при включении в состав слоя определенных в результате данной разработки добавок PEDOT:PSS заметно снижает изменение сопротивление слоя при аналогичном изгибе до 1-10%. Данные, касающиеся изменения сопротивления при изгибах, представлены на Фиг. 3.
Таким образом, достижения технического результата базируется на разработке композитного слоя в составе графена и PEDOT:PSS, обработанного этиленгликолем, и определении соотношения его компонент.
Композитный электропроводящий слой на подложке содержит поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) - PEDOT:PSS, графен, PEDOT:PSS, обработанный компонентом чернил - этиленгликолем. При этом слой выполнен на подложке 2D печатью с использованием для чернил суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS с обработкой последнего компонентом чернил - этиленгликолем. Обработка реализована до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 5⋅10-4 до 5⋅10-3 массовых %, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 100 до 400 нм или до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 1⋅10-3 до 5⋅10-1 массовых %, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 40 до 80 нм.
При этом толщина частиц графена равна 2 нм или менее.
Слой выполнен 2D печатью с использованием для чернил суспензии графена с содержанием графена в суспензии от 1 до 3 мг/мл и органического полимера PEDOT:PSS. PEDOT:PSS обработан компонентом чернил - этиленгликолем, который добавлен из раствора этилового спирта с содержанием этиленгликоля в растворе от 10 до 20 объемных % в растворе этилового спирта с содержанием воды - 30 объемных %, этилового спирта -70 объемных %.
В качестве сведений, касающихся раскрытия функционирования предлагаемого композитного электропроводящего слоя на подложке, приводим нижеследующие примеры.
Пример 1.
Композитный электропроводящий слой на подложке может быть использован в качестве базового элемента сенсора влажности. Слой сформирован 2D печатью, например, на подложке SiO2/Si или полиимидной пленке (PI), выбранной в качестве подложки. Функционирование сенсора на основе разработанного композитного электропроводящего слоя базируется на использовании линейной зависимости сопротивления слоя от влажности среды. Чувствительность указанного сенсора, как показывают экспериментальные данные, может достигать 30-200% в зависимости от подложки и состава композита. Экспериментальные зависимости сопротивления от влажности (Фиг. 4а) и б)), полученные в испытательной камере на тестовых структурах композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке SiO2/Si и подложке PI, показывают, чем выше влажность в испытательной камере, тем выше регистрируемое сопротивление. Причем полученные зависимости сопротивления от влажности имеют линейный характер. Кроме того, зависимости слоевого сопротивления от механического деформационного изгиба для четырех тестовых композитных электропроводящих слоев, 2D напечатанных на подложке из полиимидной пленки (PI) в форме ленточного орнамента - меандра, демонстрируют стабильность характеристик при изгибе до достижения радиуса кривизны 3 мм (см. Фиг. 5). Соответствующая деформация составляет 1,5%.
Приведенные данные демонстрируют возможность реализации сенсоров влажности на основе разработанных композитных слоев.
Пример 2.
Композитный электропроводящий слой на подложке может быть использован в качестве базового элемента биосенсора. Слой сформирован 2D печатью толщиной от 50 до 80 нм, например, на подложке SiO2/Si. Функционирование биосенсора на основе разработанного композитного электропроводящего слоя базируется на возможности при нанесении капли вещества на поверхность слоя вызвать накопление заряда и, как следствие, обеспечить повышение проводимости слоя. На Фиг. 6 приведены данные, демонстрирующие при приложении напряжения 5 В изменение тока с течением времени после нанесения на поверхность слоя как капли воды, так и капель воды, содержащих добавки перекиси водорода или глюкозы, для указанных тестовых композитных электропроводящих слоев. В зависимости от добавок, содержащихся в разных каплях, наблюдается разброс максимальных значений тока, что позволяет проводить дифференциацию вещества, содержащегося в конкретной капле, и реализовать биосенсор на основе разработанного слоя.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Носимый на теле сенсорный узел для определения содержания глюкозы в крови | 2023 |
|
RU2811305C1 |
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ И СПОСОБ СБОРКИ | 2011 |
|
RU2540958C2 |
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ГИБРИДНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2017 |
|
RU2694113C2 |
Активный слой мемристора | 2019 |
|
RU2711580C1 |
Способ получения композиционного материала на основе полимерной матрицы для микроэлектроники | 2014 |
|
RU2610606C2 |
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ СВЕТОПОГЛОЩАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ СТРУКТУРЫ | 2018 |
|
RU2714273C1 |
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ ПРОЗРАЧНЫЕ ПРОВОДЯЩИЕ ПОКРЫТИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ И КОМПОЗИТЫ ИЗ НАНОПРОВОДОВ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2560031C2 |
Двухслойное прозрачное проводящее покрытие и способ его получения | 2022 |
|
RU2795822C1 |
Элемент резистивной памяти | 2019 |
|
RU2714379C1 |
ПРОЗРАЧНЫЕ ПРОВОДЯЩИЕ ПОКРЫТИЯ БОЛЬШОЙ ПЛОЩАДИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ДОПИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ И НАНОПРОВОЛОЧНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 2011 |
|
RU2578664C2 |
Изобретение относится к электронике, текстильной промышленности и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении электронных схем, тонкоплёночных растягиваемых или гибких электронных устройств или их компонентов, а также текстиля с электронными компонентами. Композитный электропроводящий слой нанесён на подложку посредством 2D-печати с использованием чернил, включающих суспензию, содержащую от 1 до 3 мг/мл графена и органический полимер. Частицы графена имеют толщину 2 нм или менее. В качестве органического полимера суспензия содержит поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) - PEDOT:PSS, обработанный этиленгликолем, для чего используют раствор, содержащий 10-20 об.% этиленгликоля в растворе этилового спирта, содержащего 30 об.% воды, остальное - этиловый спирт. Обработку этиленгликолем ведут до достижения содержания PEDOT:PSS, равного от 5⋅10-4 до 5⋅10-3 мас.%, по отношению к содержанию графена при латеральных размерах его частиц от 100 до 400 нм или до достижения содержания PEDOT:PSS, равного от 1⋅10-3 до 5⋅10-1 мас. %, по отношению к содержанию графена при латеральных размерах его частиц от 40 до 80 нм. Технический результат: увеличение проводимости электропроводящего слоя на порядки, повышение стабильности проводимости во времени и гибкости электропроводящего слоя. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Композитный электропроводящий слой на подложке, содержащий поли(3,4-этилендиокситиофен)-поли(стиролсульфонат) - PEDOT:PSS и графен, отличающийся тем, что слой на подложке выполнен 2D-печатью с использованием для чернил суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS с обработкой последнего компонентом чернил - этиленгликолем до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 5⋅10-4 до 5⋅10-3 мас.%, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 100 до 400 нм или до достижения по отношению к содержанию графена содержания PEDOT:PSS, равного от 1⋅10-3 до 5⋅10-1 мас.%, при включении графена в виде частиц с латеральными размерами от 40 до 80 нм.
2. Композитный электропроводящий слой по п. 1, отличающийся тем, что на подложке слой выполнен 2D-печатью с использованием для чернил суспензии графена и органического полимера PEDOT:PSS с обработкой последнего компонентом чернил - этиленгликолем, а именно с содержанием графена в суспензии от 1 до 3 мг/мл, с добавлением этиленгликоля из раствора этилового спирта с содержанием этиленгликоля в растворе от 10 до 20 об.% в растворе этилового спирта с содержанием воды - 30 об.%, этилового спирта - 70 об.%.
3. Композитный электропроводящий слой по п. 1, отличающийся тем, что толщина частиц графена равна 2 нм или менее.
АНТОНОВА И.В | |||
и др | |||
Композиты PEDOT:PSS: графен, синтезированный в плазменных струях для электронных применений, VII Международная конференция "Лазерные, плазменные исследования и технологии" ЛаПлаз-2021: Сборник научных трудов, ч | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
ПРОЗРАЧНЫЕ ПРОВОДЯЩИЕ ПОКРЫТИЯ БОЛЬШОЙ ПЛОЩАДИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ДОПИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ И НАНОПРОВОЛОЧНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 2011 |
|
RU2578664C2 |
Автомобиль-сани, движущиеся на полозьях посредством устанавливающихся по высоте колес с шинами | 1924 |
|
SU2017A1 |
CN 103682133 A, |
Авторы
Даты
2023-07-07—Публикация
2022-11-23—Подача