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纳米表面活性剂改善二维材料墨水打印

2020-09-02 来源:转载自第三方

表面活性剂是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质,目前被大量应用于工业生产和生物相关领域,是一些重要的日常用品如清洗剂、牙膏、化妆品、医疗用品、墨水、颜料和药品等的重要辅助成分。

近年来,随着纳米科技的发展,纳米材料的研究和应用越来越广泛,尤其在印刷包装领域发挥了重要作用。将纳米材料应用于表面活性剂中得到的纳米表面活性剂,集纳米材料和表活剂两者的优势于一体,用于打印墨水中,将进一步改善墨水的性能。

圣母大学的研究人员报道了一种胶体石墨烯量子点GQD纳米表面活性剂,其能够稳定水性油墨中各种类型的2D材料,如石墨烯、氮化硼等。

 

表面活性剂是墨水中常用的添加剂,能够起到能起到润湿、渗透、乳化、分散、助溶和增溶等作用,具有降低油墨溶剂和纳米颗粒之间的界面张力,并因此改善油墨胶体稳定性的能力。目前墨水中常用的表活剂有阴离子表面活性剂,如脂肪酸盐、SDS;非离子表面活性剂,如曲拉通X-100,山梨酸纯脂肪酸酯。

研究人员制备的这种胶体石墨烯量子点GQD纳米表面活性剂通过π-π堆积相互作用证明了具有优异胶体稳定性的石墨烯油墨,从而可以通过一次印刷就可以在多种基材上印刷多种高分辨率图案。另外,通过100次贴带,100次刮擦和1000次弯曲循环等测试,与传统的分子表面活性剂相比,纳米表面活性剂可以显着改善印刷的石墨烯薄膜的机械稳定性。

由于跨纳米表面活性剂带隙的激发,印刷的复合膜使用具有400nm波长的UV光表现出改善的光电导性。利用3D保形气溶胶喷射印刷技术,可以将一系列异质结构的UV传感器直接印刷在2D平面和3D球形基板上,这证明了制造基于纳米表面活性剂墨水的几何通用设备的潜力。

参考文献:Minxiang Zeng, Wenzheng Kuang, Irfan Khan, Dali Huang, Yipu Du, Mortaza Saeidi-Javash, Lecheng Zhang,et al.Colloidal Nanosurfactants for 3D Conformal Printing of 2D van der Waals Materials, Adv. Mater. 2020.DOI: 10.1002/adma.202003081


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