暨南大学：甲壳素纳米晶分散碳纳米管油墨，用于可穿戴电子产品

成果简介

导电油墨的丝网印刷工艺可以实现可穿戴电子产品生产的微纳图案的简单大规模制造。本文，暨南大学刘明贤教授课题组在《Adv. Sci》期刊发表名为“Carbon Nanotube Ink Dispersed by Chitin Nanocrystals for Thermoelectric Converter for Self-Powering Multifunctional Wearable Electronics”的论文，研究以甲壳素纳米晶(ChNCs)为分散剂，采用超声波处理法制备了高粘度、均一性的多壁碳纳米管(MWCNT)油墨。ChNC可以与多壁碳纳米管以非共价方式相互作用，包括π-π和疏水相互作用。

此外，ChNCs/MWCNT (CCNT)墨水放置3个月后仍无团聚现象，最大多壁碳纳米管浓度为33 mg mL−1，分散率为91.1%。以CCNT油墨为原料，采用丝网印刷技术制作了纸基温差发电器（TEG）。CCNT涂层纸具有良好的热电和应变传感性能，可以在室温下稳定地收集人体能量，实现自供电。CCNT涂层纸基TEG可以将热电压信号转换为音符，监测人体行为和呼吸频率的变化，并监测关节运动。此外，CCNT涂布纸对CCK-8和活/死染色均无细胞毒性。本工作提出了添加可再生甲壳素的MWCNT基墨水的绿色制备策略，为MWCNT基墨水在自供电可穿戴多功能传感器中的应用开辟了一条新途径。

图文导读

图1、CCNT 分散体的制备和表征

图2、CCNT基导电油墨的表征

图3、热响应性能

图4、自供电可穿戴传感性能

图5、自供电应变传感

小结

非共价相互作用，包括π – π天然衍生的 ChNC 和 MWCNT 之间发生相互作用、疏水相互作用和静电吸引。ChNCs的高胶体稳定性赋予CCNT分散体优异的稳定性和分散性，ChNCs的分散效率高达91.1%。ChNCs还被用作粘合剂，这使得CCNT具有良好的印刷性和对各种基材（纸张、玻璃和PET）的适应性，从而证明了CCNT分散体作为导电油墨具有很大的应用潜力。总之，由ChNCs 分散的 MWCNT 基导电油墨在自供电多功能可穿戴电子产品方面具有广阔的应用前景。提高CCNT涂层纸的热电性能并组装成便携式微型发电机应在未来的研究中进行。

文献：

https://doi.org/10.1002/advs.202204675