二维材料功能性导电纳米银墨水

近年来，石墨烯、黑磷、六方氮化硼等二维材料在各个科技领域引起了广泛关注，包括电子学、传感器、催化和能量存储/转换等。大多数二维材料可以通过其母层状晶体的液相剥离或基于溶液的合成途径生产，因此在二维材料的应用过程中，溶液法（如印刷、涂敷等）具有简便、经济以及可扩展的优势。然而，将二维材料加工成功能性墨水，以用于高效的印刷或涂敷工艺仍然面临着众多挑战。剥离工艺的低产率和难以生产稳定的高浓度二维材料分散体是功能性墨水配方的两个主要障碍。剥离过程会产生具有宽粒度分布的产品，而二维材料的横向尺寸、每个薄片中的层数以及纵横比会影响所制备墨水的流动行为、薄膜形貌以及最终的电性能。此外，低浓度的墨水需要多次覆盖印刷，而这会影响印刷的分辨率并延长制造时间。因此，控制二维纳米片形态参数及其在墨水中的分散，对获得高性能和可重复的器件至关重要。
导电材料的墨水，如石墨烯及其衍生物，通常需用化学或机械方法进行剥离，以从石墨晶体中得到层状的石墨烯，并可同时完成官能团的添加或修饰。为了获得稳定的石墨烯分散体系，还需要使用表面活性剂、聚合物或进行重分散等来避免高浓度时的沉聚。此外，针对不同的溶液法如喷墨印刷、气溶胶喷印、刮涂、旋涂等，还需要调控石墨烯墨水的流变特性（润湿性、粘性、触变性等）。
半导体二维材料包括黑磷和过渡金属二硫化物等，其合成/剥离的技术与石墨烯类似。但由于此类材料的表面能明显比石墨烯高，高浓度悬浮液的墨水生产和储存面临着较大的挑战。近年来，研究者主要关注了声化学转化、胆酸钠类稳定剂、多元溶剂配比和两性离子分散剂等方法，有助于稳定高浓度的墨水，并提升溶液法制备薄膜的质量和电学性能。