功能油墨及柔性電子器件的印刷制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在印刷制造領(lǐng)域有多年的研究基礎(chǔ),形成“基礎(chǔ)研究-關(guān)鍵技術(shù)-應(yīng)用突破”的全鏈條研究方式,構(gòu)建了印刷電子低成本制造技術(shù)及應(yīng)用集成模式,發(fā)展了系列先進(jìn)防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲(chǔ)能功能油墨,并實(shí)現(xiàn)了其在光學(xué)防偽、智能服裝以及智能包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。
一、項(xiàng)目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、技術(shù)分析
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在印刷制造領(lǐng)域有多年的研究基礎(chǔ),形成“基礎(chǔ)研究-關(guān)鍵技術(shù)-應(yīng)用突破”的全鏈條研究方式,構(gòu)建了印刷電子低成本制造技術(shù)及應(yīng)用集成模式,發(fā)展了系列先進(jìn)防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲(chǔ)能功能油墨,并實(shí)現(xiàn)了其在光學(xué)防偽、智能服裝以及智能包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用推廣,成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。發(fā)表SCI論文80余篇,出版專著4部,授權(quán)專利23項(xiàng)(發(fā)明專利20項(xiàng))。本成果的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:
(1)基于上/下轉(zhuǎn)換多模式光學(xué)功能油墨化策略,發(fā)展了新型長效功能防偽油墨,將傳統(tǒng)的單一顏色印刷光學(xué)防偽圖案升級(jí)為全彩色防偽圖像,在國際上率先實(shí)現(xiàn)了特定波長防偽和機(jī)密印刷圖文信息隱藏與編碼。實(shí)現(xiàn)了一系列包括近紅外激發(fā)的多色可見上轉(zhuǎn)換發(fā)光防偽功能油墨、紫外光激發(fā)多色下轉(zhuǎn)換發(fā)光防偽油墨以及兼具上/下轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的防偽功能油墨的配制,能夠滿足多種印刷方式(絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷以及R2R印刷),在多種包裝基底材料上(PET、紙張、織物等)具有良好的印刷效果和防偽應(yīng)用。
(2)創(chuàng)新的采用同時(shí)從電極結(jié)構(gòu)內(nèi)部和功能油墨外部優(yōu)化的雙重策略,利用大面積絲網(wǎng)印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了柔性超級(jí)電容器的全印刷工藝制備,率先揭示了印刷工藝對(duì)器件性能影響的關(guān)鍵決定機(jī)制和內(nèi)在工作機(jī)理。實(shí)現(xiàn)了多種高性能儲(chǔ)能材料,如金屬氧化物,導(dǎo)電聚合物,MOF類功能材料及其復(fù)合材料的制備與油墨化處理,所制備的印刷柔性超級(jí)電容器的比電容可達(dá)到16.8 mF cm-2(0.1 mA cm-2),同時(shí)具有長的循環(huán)穩(wěn)定性(>5000次),優(yōu)異的能量密度和功率密度(0.5 mW cm-2)。本項(xiàng)目提出的印刷電子技術(shù)代表了超級(jí)電容器制造業(yè)的一種范式轉(zhuǎn)變,它為柔性超級(jí)電容器提供了一系列簡單、低成本、省時(shí)、多功能和環(huán)保的制造技術(shù),在未來電子產(chǎn)品中具有巨大的應(yīng)用潛力。
(3)發(fā)展了系列功能傳感油墨,實(shí)現(xiàn)了高度靈敏和循環(huán)穩(wěn)定的柔性傳感器的全印刷制造,揭示了功能導(dǎo)電油墨組分與配比對(duì)傳感性能的影響規(guī)律以及印刷柔性傳感器的傳感機(jī)理,系統(tǒng)評(píng)估了印刷柔性傳感器的傳感性能,所制備的印刷傳感器的應(yīng)力傳感范圍可達(dá)到155%,最大靈敏度為6.3×104,最快響應(yīng)速度可達(dá)到18 ms,循環(huán)穩(wěn)定性>1000次,并且成功應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)、健康監(jiān)測(cè)和智能包裝中。
(4)完善了全印刷制造相關(guān)理論,解決了印刷制造薄膜類電子器件結(jié)構(gòu)精度低共性問題,利用多種印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高性能柔性/可拉伸電極和柔性加熱器件的圖案化制造,研究并揭示了其運(yùn)行工作機(jī)理,實(shí)現(xiàn)了部分印刷電子器件的集成與成果轉(zhuǎn)化。
武漢大學(xué)
2022-08-15