石墨烯油墨的低成本、高速印刷方法采用了传统卷对卷印刷工艺，打开了一系列实际应用，包括廉价印刷电子产品、智能包装及一次性传感器。

 

卷对卷印刷过程中的石墨烯油墨

图片来源：TawfiqueHasan

石墨烯油墨的低成本、高速印刷方法采用了传统卷对卷印刷工艺，打开了一系列实际应用，包括廉价印刷电子产品、智能包装及一次性传感器。

剑桥大学联合剑桥技术公司Novalia开发出了一种可使石墨烯及其他导电材料添加到常规水基油墨当中，并采用传统的商业设备进行印刷的方法，首次在大规模的商业印刷机上采用石墨烯进行高速印刷。

石墨烯是碳原子的一种二维片层材料，只有一个原子厚。石墨烯具有良好的柔性、光学透明度及导电性，这使其适用于一系列应用，包括印刷电子产品。虽然世界各地的许多实验室原型已经加以证明，但石墨烯的广泛商业用途尚未实现。

“我们很高兴首次实现石墨烯油墨接近真实制造。虽然有很多公司一直在生产石墨烯油墨，但没有一个人能做到这样。”剑桥石墨烯中心（Cambridge Graphene Centre (CGC)）TawfiqueHasan博士说到，“生产出能够轻易应用于商业规模的高速印刷的石墨烯油墨将打开石墨烯及其他类似材料的各种不同应用。”

“这种方法使我们能将电子系统制成完全意想不到的形状，这是一个令人难以置信的柔性技术。”Navalia公司的Chris Jones这样表示。

剑桥大学纳米科学中心Hasan开发的方法通过在“载体”溶剂混合液中悬浮石墨烯微粒来实现，即添加到导电的水基油墨配方当中。成分的比例可以调节，从而控制液体的性质，使得载体溶剂能够轻易的混合进常规的导电水基油墨当中，显著降低电阻。相同的方法也可以用于石墨烯以外的材料当中，包括金属、半导体以及绝缘体纳米颗粒。

目前，采用导电弱的碳和其他材料（最常用的是银）混合来打印导电图案，这种方法相对昂贵。银油墨售价每千克1000英镑以上，这种新型的石墨烯油墨要便宜25倍。此外，银不可回收，而石墨烯及其他碳材料能够轻易回收。这种新方法材料便宜、无毒、环保型溶剂，能在室温下快速干燥，降低了油墨固化的能源成本。这种“导电油墨”干燥之后还具有防水效果，能够很好的附着在基片上。

石墨烯油墨可以每分钟100米以上的速度进行印刷，与商业打印图形的生产速率相当，比其早期原型速度要快得多。两年前，Hasan等人采用石墨烯油墨生产出了一个透明的柔性钢琴原型，前后用时6-8小时。采用这种新型油墨，每分钟可在纸上或塑料上印刷出300份更灵活的设备出来，且成本更低。Novalia公司还制作了一个打印的DJ板和互动海报，其功能类似于采用相同方法制作的架子鼓。

CGC杂化纳米材料工程组的Hasan及博士生Guohua Hu、Richard Howe和Zongyin Yang与Novalia公司合作，在传统商业印刷机上对这种方法进行了测试，其中商业印刷机未经任何改动。这种方法除了开辟石墨烯的新应用以外，也可以开启全新的图像印刷商业机会，进军电子行业。

“英国，特别是剑桥地区，一直以来印刷行业都是龙头行业，但大多数都是图像印刷及包装。我们希望利用本地强大的经验来推广我们的功能油墨平台。除了更加廉价的可印刷电子产品之外，该技术还开辟了一些潜在的应用领域，比如智能包装及一次性传感器，这两者因成本高昂一直都受到很大的限制。”皇家工程院（Royal Academy of Engineering）研究员、剑桥大学工程系讲师（Lecturer）Hasan如是说。

中短期来看，研究人员希望采用自己的方法来金属一次性生物传感器、能量采集器及RFID标签。

该研究得到工程与物理科学研究委员会和皇家工程院的资助。该技术已由Cambridge Enterprise进行商业化开发。Cambridge Enterprise是剑桥大学的一家商业机构。 

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正： 摩天轮