关于导电油墨在电路教学与学习中应用的调研报告

关于导电油墨在电路教学与学习中应用的调研报告

 张森林,张舒宇,纪子磊,李勇强,樊倬锟

 天津科技大学 机械工程学院  天津科技大学河西校区  300000

摘  要

随着科学技术的发展，导电油墨技术的成熟，我们对导电油墨的应用日益广泛，他的身影经常出现在软质材料上的印刷，如：印刷电路、触控屏幕制程、RFID电子卷标等，如果我们用导电油墨在非导电的材料上印刷使用，那么在打印出来的图纸上，其线路可以传导电流。

根据这一特性，我们便可以应用导电油墨在电路操作教学中，传统的实体操作电路教学，需要我们用到面包板，对于电路的分辨不是很清晰，而且操作繁琐，还需要加热电烙铁，具有一定的危险性，而印刷电路板又需要设备和技术支持，两者的选择都不是很好，而导电油墨印刷电路，在这方面可以吸取两者的优点，让我们的电路线路清晰而且打印电路的过程更加方便。

关键词：导电油墨；电路教学；电路学习；电路；

1. 调研目的及意义

导电油墨在电路教学中的应用途径。

将导电油墨应用到电路教学中，提升教学质量和学习质量，提高效率。

充分利用印刷的前沿科技。

2. 调研内容

2.1导电油墨的特点以及发展现状

导电油墨具有很强的功能性。不同于传统的印刷油墨。传统油墨在干燥后其油墨的物理特性和导电油墨的物理特性有所不同，前者无法提供自由移动的电子，而后者可以。导电油墨的分类有很多；金元素的加入让金粉导电油墨尤为突出，最外层的稳定电子层和金属的优良导电性使其有很优秀的综合打印和导电素质，但成本高，用途具有局限性

银粉导电墨：银粉的导电印刷的主要用途就是在薄膜开关的印刷。把电路打印在聚酯材料上时，银粉便会分散到聚酯树脂连结料中，扩散过后即可成为糊状的导电油墨。当油墨膜的工作环境的相对湿度比较大时，根据导体的特性，其电阻的阻值R就会有所增加，所在使用过程中尽量的控制仪器的工作湿度以及温度，最好用远红外干燥机进行烘干处理。

在工业生产中，我们选择价格更加便宜的铜，但是他的缺点很明显，就是铜更加容易氧化，氧化过后的材料便会失去导电性。我们通常使用的是经过抗氧化处理过后的铜粉，除非经历了高温，在经过相应的化学处理以后我们的印刷电路就不易氧化。

碳系导电墨。目前碳纳米材料的导电墨水，由于他的偏导性和良好的导电性能，已经很广泛的在印刷电路中应用，目前淘宝上的在售墨水也大部分都是碳系导电墨。而且不用考虑金属的加工产生的对人体的有害物质。当然目前对于碳系导电墨水的填充材料还在研究中来提升他的性能，让他更全面的进入到我们的生产发展中。

由于印刷油墨的多种类型以及科学技术的发展，我们对于导电油墨的应用以是很普遍的，甚至还出现了导电墨水笔这类产品。

2.2传统电路学习以及操作过程

在我们电路的学习中，在链接我们的理论电路的过程中，通常会用到面包板以及很多的导线。在这个过程中有着面包板的出现有着许多优点，比如可以让我们在学习过程中重复利用，而且价格便宜，适用于大众，但是他的缺点也很明显，比如，在操作电路链接的过程中，在背面会有很多焊点，通常导线的分布会对分析电路造成一定的误导与分辨上的困难，而在背面进行烙铁焊接的过程中又是一个费时费力的过程，在这个过程中也难免我们会受到伤害。

不仅如此，学习过程中的接线连线也会有一定的人为错误，在模拟电路的时候没有问题，在实际的电路上问题往往难以发现，当然，我们在学习的过程中大部分使用的是无焊面包板，确实这类面包板是省去了我们的焊接过程，和传统的面包板比起来更加的便捷，但是这个过程不可以进行大规模的电路实验，而且体积小，与电源连接的地方不充分，导线连接处通常会有断路的情况产生。在遇到更加复杂的电路时，要进行复杂电电路板组合，面包板组合，如果对原电路进行改装，更加的费时费力，甚至以内一处的电路人为的链接错误需要把整个电路都拆开，进行重新安装，链接，调试，影响大家的学习热情和积极性。同时，这样的电路板不易携带，移动电路到目标地点，如果拆解电路进行移动无疑是增加了工作量，如果不进行拆卸直接放在包里运输电路，又会在运输过程中有所磕碰，影响接触，放大了本来面包板接触不良好的缺点。

2.3在电路学习中使用导电油墨的优点

学习电路的过程中，我们可以采用导电油墨在纸板以及其他非导电材料上面的打印而替代以往的电路板，在对于电路的学习和操作中，应用导电油墨的打印后，可以解决以往电路板的种缺点。

首先就是电路的链接，印刷电路的过程使我们的操作基本为零，我们只需要在电脑上模拟好的电路，然后直接在按照模拟电路进行打印就可以完成，在速度上比以往的电路操作学习要快的多，不需要乱糟糟的导线进行干扰，也没有高温烙铁对我们的潜在危害，更不可能会存在我们焊接电路过程中造成的错误问题，而且打印出来的电路更加清晰，更容易我们分析电路中的问题，以及对电路进行优化。

其次就是电路易于携带，我们可以打印在纸上电路，然后把电路夹在书里，比如老师在课上讲课的过程中，根本不需要带这太多的电路元件和导线，也不需要在课堂上进行现场链接电路，直接把电路拿出来，拿出必要的电源和电气元件，就可以进行现场演示，电路打印出来夹在文件夹中，夹在书中，不用担心线路的损坏，而且平面的电路极限的压缩的电路体积，让我们的背包空间更加充裕，大大节省了时间，同时学生对于电路的观察更加直观，提升了教学效率。

由于导电油墨的存在以及高科技的打印机的出现，美观，创意，艺术自然而然的和我们的电路连接了起来，比如国外很火的导电油墨笔，可以说这一项目的存在可以激发学生们的创造力和想象力，侧面的推动了创新性社会的发展。

3. 调研结论

尽管在导电油墨可以在电路的教学和操作中起到很大的便捷，但是不可否认的是，导电油墨的应用还有一段路要走，打印的电路只是一次性用品，没办法重复利用，其价格，设备的普遍性还需要我们继续发展。

参考文献

[1] 中经市场研究网 市场研究 第一节导电油墨发展现状及应用范围的产业归化

[2] 《科技中国》杂志2018年1月第1期 前沿作者：史冬梅 何大方 张雷（科技部高技术研究发展中心；江南石墨烯研究院；钢铁研究总院）

[3] 百度百科 导电油墨

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