[发明专利]一种石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨及其制备方法和应用，其原料包括导电剂、树脂基体和溶剂，导电剂为石墨烯粉体或其与其它导电剂的组合，溶剂包括水、与水互溶的有机溶剂，制备：将石墨烯粉体与水混合分散，得到石墨烯的水性分散液，浓缩成第一浓缩浆料，加入上述有机溶剂，混合，蒸除部分水和部分有机溶剂，制成第二浓缩浆料，添加剩余原料，混合，制成；及上述方法制成的石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨，采用上述油墨印刷制成的RFID天线；该方法制成的油墨中石墨烯质量含量高，分散性好，大幅度地减少了有机溶剂的用量，在保证一定导电性能的前提下，减少了贵重金属的用量，实现印刷方式制作RFID天线。

技术领域

本发明属于RFID智能识别领域，具体涉及一种石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，智慧城市、工业4.0、物联网等的快速发展催生了市场对RFID智能识别产品的大量需求，RFID(射频识别技术)已经成为物联网的核心技术之一。RFID系统由电子标签、读写器和计算机网络构成，电子标签用以标识物体并通过无线电波与读写器进行数据交换，读写器用以向电子标签传送主机的读写命令，并将电子标签的反馈数据传送到主机，主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据信息的存储、管理和控制。

电子标签由天线和必要的封装材料构成，天线是电子标签与读写器之间的通信桥梁，是整个RFID系统中的关键一环。

铝蚀刻天线制作工艺包含金属贴合、光阻印刷、金属蚀刻等过程在现阶段仍占主流地位，但其流程繁杂、成本偏高,以强酸蚀刻金属之减法制程即浪费又不环保。近年来，随着印刷电子产业的发展，采用印刷方法制造RFID电子标签受到人们越来越多的关注。用于印刷天线的导电油墨主要有银浆、铝浆、铜浆与碳浆等，其中以金属浆料印刷所得天线效果最好。然而目前铝、铜金属浆需高温脱氧烧结才能展现导电性，这使得天线底材受到很大限制，而传统碳浆的导电性较低，还难以满足天线应用的电阻要求。被人们寄予厚望的银浆天线也存在制备工艺繁琐、价格昂贵、不耐弯折等缺点。这使得印刷方式制作RFID天线仍无法实现大规模生产并取代目前的铝蚀刻天线。

日益成熟的石墨烯导电浆料技术使得利用丝网印刷、喷墨打印等方式获得低成本的印刷天线成为可能。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光、电、力学特性，拥有巨大的应用潜能。随着首次利用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，科学界和产业界迅速掀起了石墨烯材料基础研究和应用产品研发的热潮。低缺陷单层石墨烯的制备主要依赖于化学气相沉积法，价格昂贵、难以大规模量产，目前表现出更高市场活力的是氧化石墨烯还原法得到的高缺陷石墨烯以及由石墨经机械/化学剥离得到多层石墨烯。石墨烯因为其二维结构关系，在工业实际应用上的挑战首在如何解决石墨烯粉末容易团聚，不易分散的特性。目前市场上的石墨烯浆料大多数使用了较大量的分散剂/稳定剂以及低浓度的石墨烯，导电油墨的配制则是将浓缩的石墨烯原浆或滤饼与热固或热塑性树脂等粘结剂材料相混合，由此制得的薄膜中的石墨烯固质量含量较低，片层与片层之间难以有效地搭接，导致其导电性通常不够高，因此更多地被使用在某些对电导率要求不高的低端应用场合，没有充分发挥出石墨烯本身的优势。国内市场上石墨烯原料和应用产品质量的良莠不齐，更加深了人们对石墨烯产业未来前景的质疑。而适于RFID用途的高性能石墨烯导电浆料则很有可能成长为石墨烯材料的“杀手”级应用之一，在石墨烯产业破壁的过程中将扮演重要的角色。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种新的制备石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨的方法，该方法制成的油墨中石墨烯的质量含量高，分散性好，而且可以大幅度地减少有机溶剂的用量，同时在保证一定导电性能的前提下，尽量减少贵重金属的用量，实现了印刷方式制作RFID天线。

本发明同时还提供了一种上述方法制成的石墨烯基RFID电子标签用高导电性油墨。

本发明同时还提供了一种RFID电子标签。