纸基柔性导电材料及器件

张凯丽 导师: 陈广学

柔性电子产品因其独特的柔性、高效、低成本的制造工艺等诸多优势受到广泛关注，但与日俱增的柔性电子器件却产生很多不可降解的塑料废弃物，对人类赖以生存的环境造成破坏。为了更好地契合可持续发展的时代理念，科研工作者开始寻找“绿色”基材代替现有的塑料来制备环境友好型的柔性电子器件。与塑料相比，纸张具有价格低廉(约为PET价格的二十分之一)、可再生、可持续、可生物降解等优势，并具有实现规模化生产的巨大潜力，引起科研工作者的广泛关注。如何根据纸张的结构特点，结合“绿色”材料，制备出更符合柔性产品要求的纸基导电材料并使其成为柔性电子器件的重要组成部分，对扩大纸基导电材料在柔性电子器件领域的应用具有十分重要的意义。

本文实验部分可细化为3个部分，逐层次探讨了纸基导电材料的制备及其在柔性电子器件中的应用，主要内容包括：

1. 引入离子凝胶作为导电材料，成功制备了离子凝胶导电纸，并将其应用于电致发光器件中。将离子凝胶作为导电组分，制备离子凝胶导电墨水，与传统的印刷方式相结合，成功实现了离子凝胶导电纸的高速量产，且制备的导电纸还具有优异的机械性能、稳定的电学性能，为扩大导电纸在柔性电子器件中的应用带来福音。

2. 引入PDES作为导电材料，实现了导电纸的绿色制造和图案精细化。用可聚合低共熔溶剂(PDES)代替离子凝胶，通过丝网印刷的方式转移到原纸上，经UV光照射几秒钟便可使PDES固着在原纸上，实现了PDES型导电纸的绿色、快速制备，为实现按需图案化印刷电路的制备提供了一条新的路径，是一种快速、无VOC的绿色精细图案制造过程。

3. 制备了具有较好力学性能的高透明纳米导电纸，并将其用于纸基电容器的构建。使用纳米纤维素作为原纸的制备材料，使制得的导电纸具有较高的透明度；使用少量纳米银作为导电组分，保证了导电纸的成本；经氯化胆碱/尿素低共熔溶剂水溶液浸泡后，拉伸性能较纯纳米纤维素纸提高近十倍。高透明纳米导电纸的简单制备，为进一步拓宽导电纸在柔性电子器件中的应用做出了较大贡献。