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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

項目團隊在印刷制造領(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)展了系列先進防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲能功能油墨，并實現(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、項目分類關(guān)鍵核心技術(shù)突破二、技術(shù)分析項目團隊在印刷制造領(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)展了系列先進防偽功能油墨、高性能導(dǎo)電油墨和活性儲能功能油墨，并實現(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（發(fā)明專利20項）。本成果的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在四個方面：（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)防偽圖案升級為全彩色防偽圖像，在國際上率先實現(xiàn)了特定波長防偽和機密印刷圖文信息隱藏與編碼。實現(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)實現(xiàn)了柔性超級電容器的全印刷工藝制備，率先揭示了印刷工藝對器件性能影響的關(guān)鍵決定機制和內(nèi)在工作機理。實現(xiàn)了多種高性能儲能材料，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電容器的比電容可達到16.8 mF cm-2（0.1 mA cm-2），同時具有長的循環(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）。本項目提出的印刷電子技術(shù)代表了超級電容器制造業(yè)的一種范式轉(zhuǎn)變，它為柔性超級電容器提供了一系列簡單、低成本、省時、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傳感性能的影響規(guī)律以及印刷柔性傳感器的傳感機理，系統(tǒng)評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)力傳感范圍可達到155%，最大靈敏度為6.3×104，最快響應(yīng)速度可達到18 ms，循環(huán)穩(wěn)定性＞1000次，并且成功應(yīng)用于運動、健康監(jiān)測和智能包裝中。（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，研究并揭示了其運行工作機理，實現(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

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