成果简介
随着柔性电子技术的发展，对于高效解决热管理问题的环保、安全、低成本和可大规模生产的电热材料的需求不断增长。本文，武汉大学Jun Qian、Xin Wang等研究人员在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊发表名为“Large-Scale Production of Electrothermal Films with GNSs/CNTs/CB Three-Dimensional Structure Ink by Screen Printing”的论文，研究采用分散研磨法制备低成本的水性碳系列电热油墨，通过丝网印刷可大规模制备各种面积的电热薄膜。同时，通过球磨分散工艺制备三维（3D）导电网络结构石墨烯纳米片（GNSs）/多壁碳纳米管（MWCNTs）/炭黑（CB）。由于GNSs/CNTs/CB形成的低渗流阈值网络，制备的油墨具有优异的导电性，方阻（Rsq）达到4.3Ωsq –1，厚度为25μm。此外，丝网印刷电热膜（4cm×4cm）的饱和温度（Ts）在输入电压为10V时可以达到165 °C，并且具有极低的功耗（444.75 cm 2 W –1）。电热膜在115000次的弯曲试验中也能保持相对稳定的电性能。当加热装置（9cm×31cm）应用于膨胀聚丙烯（EPP）盒时，食品温度可保持在60℃左右，风味得以很好的保存。
图文导读
图1. 电热油墨和电热薄膜的制备过程。
图2、电热油墨的形态和成分表征
图3. (a) GNSs/MWCNTs/CB复合电热油墨的 TGA。(b) GNSs/MWCNTs/CB 复合电热油墨的 DTG。(c) 粒径与研磨时间的关系。(d) 研磨60分钟后复合材料中的粒度分布。
图4. (a) 方形电热膜 (4cm×4cm) 在不同输入电压下随时间变化的温度。(b) 电压不断变化的方形薄膜的电热性能。(c) 方形薄膜在10V外加电压下的红外 (IR) 图像。(d) 矩形电热薄膜 (9cm×31cm) 在不同电压下的时间相关温度。（e）（1）矩形电热膜（9cm× 31cm）在12 V加热前后的物理照片。（2）矩形薄膜在12V外加电压下的IR图像。
图5. (a) 12V温度控制箱内空间温度与时间的关系。(b) 1小时存储过程的时间相关空间温度（每10分钟打开一次盖子）。(c) 杯子存放前后的温度变化。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsaelm.1c01172
