石墨烯導電油墨方阻測定-電阻率的測試方法

石墨烯導電油墨方阻測定-電阻率的測試方法

石墨烯 graphene：每一個(gè)碳原子以SP²雜化與三個(gè)相鄰碳原子健合形成的蜂窩狀結構的碳原子單層。

石墨烯材料 graphene materials,GM：由石墨烯單獨或緊密堆垛而成、層數不超過(guò)10層的二維材料及其衍生物。

石墨烯導電油墨 graphene conductive inks：以石墨烯材料為主要導電介質(zhì)，分散在連結料中制成的油墨，具有一定程度導電性質(zhì)，可作為印刷電點(diǎn)或導電線(xiàn)路之用。

原理：對于具有一定導電性能的薄膜材料，其沿著(zhù)平面方向的電荷傳輸性能一般用方阻來(lái)表示，對于 長(cháng)為I，厚度為d的方形薄膜，其方阻可表示為：即方阻與電阻成正比，與厚度d成反比。方阻一般采用四探針來(lái)測量，測量裝置見(jiàn)圖1.四根探針等間距的排列成一條直線(xiàn)，彼此相距S為測量時(shí)針尖壓在薄膜樣品的表面，外面兩根探針通電流ι，里面兩根探針利用電位差計測量電壓V。

當被測樣品的長(cháng)度和寬度遠大于探針間距時(shí)，薄膜方阻可表示為：將石墨烯導電油墨用可調試涂膜器涂布在基片上，經(jīng)烘箱干燥后，膜層厚度14µm~16µm，在恒定溫度、濕度條件下，使用四探針測試儀，測試膜層的方阻，即為該厚度下的方阻值。

試驗條件：溫度15℃~35℃；相對濕度 45%~75%；大氣壓力：86 kPa~106 kPa。

試劑或材料乙醇，體積分數≥95%，化學(xué)純?；馁|(zhì)可耐受溫度≥120℃，基片表面粗糙度為0.5µm ~ 1.5µm。宜選用厚度2mm ~ 5mm的玻璃。

儀器設備：涂布器有效涂布寬度150mm，涂布厚度0µm ~ 3500µm，精度±2µm。

電熱鼓風(fēng)干燥箱帶有自動(dòng)控溫裝置，能保持溫度在（120±5）℃。

平板400mm×400mm，JJG 117-2013級。

千分表測量范圍為0mm~1mm，精度為0.001mm。

四探針測試儀JJG 508-2004 I級。

試驗步驟：樣品片涂布在基片表面滴上乙醇，將基片表面清潔干凈，干燥后待用。將待測石墨烯導電油墨拌均勻，靜置約10min，無(wú)泡后取3g~5g樣品，均勻鋪展在基片一端，調節涂布器涂布厚度，將涂布器由鋪展油墨端勻速刮向另一端，使油墨均勻涂布的基片表面，即得待測片。

注：本文件只給出推薦樣品量，試驗人員可根據導電油墨固含量以及基片面積進(jìn)行調整。

樣品片干燥將待測片水平放置不小于10min，然后放放電熱鼓風(fēng)干燥箱中，控制溫度在（120±5）℃，干燥30min，使涂布膜層*干燥、固化。取出待測片，置于試驗條件下，使待測片表面溫度降至室溫，得到樣品片。

膜層厚度測試將樣品置于平板上，使用千分表測量基片未涂布區域厚度，平移樣品片，使千分表測量頭置于涂布膜層上，選取14µm~ 16µm厚度的涂布膜層的位置，重復測量3次（醉大值與最小值不超過(guò)1µm），取平均值作為點(diǎn)的膜層厚度，并記錄測試結果。

方阻測試打開(kāi)四探針測試儀，調至方阻測試功能檔位，輸入對應測試參數，測量樣品片在膜層厚度測試位置的方阻值。

取值在同一膜層厚度下，平行測試6次，取算術(shù)平均值作為厚度下膜層的方阻測量值。

試驗數據處理結果表示數值修約按GB/T 8170規定進(jìn)行，取到小數點(diǎn)后一位。厚度單位為微米；方阻值單位為歐姆每方塊。最終結果表示為“在多少厚度下，方阻值為多少"的形式。

允許差若方阻的6個(gè)測試數據中的可疑結果與其除外的平均值的差值的決對值大于該組（不包括可疑結果）標準偏差的4倍時(shí)，則舍棄可疑結果。