關于導電油墨在電路教學與學習中應用的調(diào)研報告

張森林 張舒宇 紀子磊 李勇強

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，導電油墨技術的成熟，我們對導電油墨的應用日益廣泛，他的身影經(jīng)常出現(xiàn)在軟質材料上的印刷，如：印刷電路、觸控屏幕制程、RFID電子卷標等，如果我們用導電油墨在非導電的材料上印刷使用，那么在打印出來的圖紙上，其線路可以傳導電流。

根據(jù)這一特性，我們便可以應用導電油墨在電路操作教學中，傳統(tǒng)的實體操作電路教學，需要我們用到面包板，對于電路的分辨不是很清晰，而且操作繁瑣，還需要加熱電烙鐵，具有一定的危險性，而印刷電路板又需要設備和技術支持，兩者的選擇都不是很好，而導電油墨印刷電路，在這方面可以吸取兩者的優(yōu)點，讓我們的電路線路清晰而且打印電路的過程更加方便。

關鍵詞：導電油墨;電路教學;電路學習;電路;

1.調(diào)研目的及意義

導電油墨在電路教學中的應用途徑。

將導電油墨應用到電路教學中，提升教學質量和學習質量，提高效率。

充分利用印刷的前沿科技。

2.調(diào)研內(nèi)容

2.1導電油墨的特點以及發(fā)展現(xiàn)狀

導電油墨具有很強的功能性。不同于傳統(tǒng)的印刷油墨。傳統(tǒng)油墨在干燥后其油墨的物理特性和導電油墨的物理特性有所不同，前者無法提供自由移動的電子，而后者可以。導電油墨的分類有很多;金元素的加入讓金粉導電油墨尤為突出，最外層的穩(wěn)定電子層和金屬的優(yōu)良導電性使其有很優(yōu)秀的綜合打印和導電素質，但成本高，用途具有局限性銀粉導電墨：銀粉的導電印刷的主要用途就是在薄膜開關的印刷。把電路打印在聚酯材料上時，銀粉便會分散到聚酯樹脂連結料中，擴散過后即可成為糊狀的導電油墨。當油墨膜的工作環(huán)境的相對濕度比較大時，根據(jù)導體的特性，其電阻的阻值R就會有所增加，所在使用過程中盡量的控制儀器的工作濕度以及溫度，最好用遠紅外干燥機進行烘干處理。

在工業(yè)生產(chǎn)中，我們選擇價格更加便宜的銅，但是他的缺點很明顯，就是銅更加容易氧化，氧化過后的材料便會失去導電性。我們通常使用的是經(jīng)過抗氧化處理過后的銅粉，除非經(jīng)歷了高溫，在經(jīng)過相應的化學處理以后我們的印刷電路就不易氧化。

碳系導電墨。目前碳納米材料的導電墨水，由于他的偏導性和良好的導電性能，已經(jīng)很廣泛的在印刷電路中應用，目前淘寶上的在售墨水也大部分都是碳系導電墨。而且不用考慮金屬的加工產(chǎn)生的對人體的有害物質。當然目前對于碳系導電墨水的填充材料還在研究中來提升他的性能，讓他更全面的進入到我們的生產(chǎn)發(fā)展中。

由于印刷油墨的多種類型以及科學技術的發(fā)展，我們對于導電油墨的應用以是很普遍的，甚至還出現(xiàn)了導電墨水筆這類產(chǎn)品。

2.2傳統(tǒng)電路學習以及操作過程

在我們電路的學習中，在鏈接我們的理論電路的過程中，通常會用到面包板以及很多的導線。在這個過程中有著面包板的出現(xiàn)有著許多優(yōu)點，比如可以讓我們在學習過程中重復利用，而且價格便宜，適用于大眾，但是他的缺點也很明顯，比如，在操作電路鏈接的過程中，在背面會有很多焊點，通常導線的分布會對分析電路造成一定的誤導與分辨上的困難，而在背面進行烙鐵焊接的過程中又是一個費時費力的過程，在這個過程中也難免我們會受到傷害。

不僅如此，學習過程中的接線連線也會有一定的人為錯誤，在模擬電路的時候沒有問題，在實際的電路上問題往往難以發(fā)現(xiàn)，當然，我們在學習的過程中大部分使用的是無焊面包板，確實這類面包板是省去了我們的焊接過程，和傳統(tǒng)的面包板比起來更加的便捷，但是這個過程不可以進行大規(guī)模的電路實驗，而且體積小，與電源連接的地方不充分，導線連接處通常會有斷路的情況產(chǎn)生。在遇到更加復雜的電路時，要進行復雜電電路板組合，面包板組合，如果對原電路進行改裝，更加的費時費力，甚至以內(nèi)一處的電路人為的鏈接錯誤需要把整個電路都拆開，進行重新安裝，鏈接，調(diào)試，影響大家的學習熱情和積極性。同時，這樣的電路板不易攜帶，移動電路到目標地點，如果拆解電路進行移動無疑是增加了工作量，如果不進行拆卸直接放在包里運輸電路，又會在運輸過程中有所磕碰，影響接觸，放大了本來面包板接觸不良好的缺點。

2.3在電路學習中使用導電油墨的優(yōu)點

學習電路的過程中，我們可以采用導電油墨在紙板以及其他非導電材料上面的打印而替代以往的電路板，在對于電路的學習和操作中，應用導電油墨的打印后，可以解決以往電路板的種缺點。

首先就是電路的鏈接，印刷電路的過程使我們的操作基本為零，我們只需要在電腦上模擬好的電路，然后直接在按照模擬電路進行打印就可以完成，在速度上比以往的電路操作學習要快的多，不需要亂糟糟的導線進行干擾，也沒有高溫烙鐵對我們的潛在危害，更不可能會存在我們焊接電路過程中造成的錯誤問題，而且打印出來的電路更加清晰，更容易我們分析電路中的問題，以及對電路進行優(yōu)化。

其次就是電路易于攜帶，我們可以打印在紙上電路，然后把電路夾在書里，比如老師在課上講課的過程中，根本不需要帶這太多的電路元件和導線，也不需要在課堂上進行現(xiàn)場鏈接電路，直接把電路拿出來，拿出必要的電源和電氣元件，就可以進行現(xiàn)場演示，電路打印出來夾在文件夾中，夾在書中，不用擔心線路的損壞，而且平面的電路極限的壓縮的電路體積，讓我們的背包空間更加充裕，大大節(jié)省了時間，同時學生對于電路的觀察更加直觀，提升了教學效率。

由于導電油墨的存在以及高科技的打印機的出現(xiàn)，美觀，創(chuàng)意，藝術自然而然的和我們的電路連接了起來，比如國外很火的導電油墨筆，可以說這一項目的存在可以激發(fā)學生們的創(chuàng)造力和想象力，側面的推動了創(chuàng)新性社會的發(fā)展。

3.調(diào)研結論

盡管在導電油墨可以在電路的教學和操作中起到很大的便捷，但是不可否認的是，導電油墨的應用還有一段路要走，打印的電路只是一次性用品，沒辦法重復利用，其價格，設備的普遍性還需要我們繼續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]中經(jīng)市場研究網(wǎng)市場研究第一節(jié)導電油墨發(fā)展現(xiàn)狀及應用范圍的產(chǎn)業(yè)歸化

[2]《科技中國》雜志2018年1月第1期前沿作者：史冬梅何大方張雷（科技部高技術研究發(fā)展中心;江南石墨烯研究院;鋼鐵研究總院）

[3]百度百科導電油墨