[发明专利]一种功能化导电墨水及其应用

说明书

本发明公开了一种功能化导电墨水，所述功能化导电墨水由导电墨水功能材料、水、二乙二醇和丙三醇制成；所述导电墨水功能材料为表面功能化的金属纳米颗粒，其结构如Ⅰ所示；其中为金属纳米颗粒；为媒介体结构；为保护剂；R₁为C、N、O、H构成的有机结构，还公开了其在生物传感器中的应用。由于导电墨水功能材料中连接有电子媒介体结构，制成功能化导电墨水用于导电层后，在其表面附着生物酶制成生物传感器电极，所得生物传感器能在更低的工作电压下检测生物物质；此生物电极拥有更高的电子传输效率，在不减小信号强度同时缩小电极面积，达到使生物传感器小型化的目的。

技术领域

本发明涉及用于生物传感器电极制作的导电墨水技术领域，尤其涉及一种功能化导电墨水及其应用。

背景技术

随着对电子设备高精度高集成度的需求，喷墨打印技术逐渐在印制电子领域崭露头角。与常规印刷电路板制备导电线路的工艺相比，利用喷墨印刷技术制备导电线路的方法具有制造速度快、环境友好、工艺过程简单、成本低以及功能多样化的特点。在柔性电路板上制备导电电路，可以大大提高产品的生产率，关键还是要研发出符合喷墨印刷设备以及最终产品需求的导电墨水。由于纳米金属颗粒具有尺寸小、不易团聚、熔点低等突出优点，故被广泛用于导电墨水的研究和生产中。在喷墨印制电子方面，主要涉及到的是打印机、墨水和基材导电墨水，其可以应用于射频识别(RFID)、有机发光二极管(OLED)、印刷电路板(PCB)、柔性传感器等方面。喷墨导电墨水在RFID天线、PCB线路板和其他如显示电极组件等方面的巨大应用潜力，使得它成为薄膜印刷电子材料发展方向的代表。目前，导电墨水的制备和选择主要考虑电导率、氧化稳定性、成本及电磁性能等几个因素，对导电墨水特定方向功能化的研究还不充分，特别是市场上还没有针对生物传感器进行功能优化的导电墨水。

发明内容

为解决以上问题，本发明公开了一种功能化导电墨水，由表面功能化的金属纳米颗粒作为导电墨水功能材料溶解制成，由其打印制成生物电极后拥有更高的电子传输效率，可以在不减小信号强度的前提下大幅缩小电极的面积。

为达到以上目的，本发明技术方案如下：

一种功能化导电墨水，所述功能化导电墨水由导电墨水功能材料、水、二乙二醇和丙三醇制成；所述导电墨水功能材料为表面功能化的金属纳米颗粒，其结构如Ⅰ所示：

其中为金属纳米颗粒；为媒介体结构；为保护剂；R₁为C、N、O、H构成的有机结构。

前述功能化导电墨水，所述媒介体结构为铁的有机络合物；所述R₁选自直链/含支链/环状的烃基、含脂类/醚类/酰胺/季铵基/聚乙二醇的有机结构，或所述烃基、有机结构之间的任意组合。

前述功能化导电墨水，所述R₁选自以下结构或以下结构之间的任意组合：

其中n＝1-10，R₆、R₇为H或直链/含支链/环状烃基,R₆与R₇可不同或相同。

前述功能化导电墨水，所述媒介体结构为二茂铁或其衍生物，结构式为：

其中X₁、X₂、X₃、X₄、X₁’、X₂’、X₃’、X₄’、X₅’各自独立选自以下基团中的一种，可不同或相同：

其中R₂、R₃、R₄、R₅为H、直链/含支链/环状烃基、含脂类/醚类的基团组成的结构。