低コスト印刷エレクトロニクス向けカーボンブラックと官能化還元グラフェン酸化物を用いた環境配慮型インクの開発：センシングと加熱の二機能

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:材料科学や印刷エレクトロニクス研究者にとって、環境配慮型インクの新規配合と性能評価の参考になる。

🏢実務担当者:電子機器メーカーが持続可能な材料調達や製品設計を検討する際の技術的知見を提供する。

抄録 印刷紙ベースのエレクトロニクスは、従来の基板に代わる持続可能な代替手段を提供するが、その開発は導電性顔料の分散性の低さと紙の熱特性によって制限されている。我々は、温度センサーとマイクロヒーターの両方として動作するデバイス向けに、カーボンブラック（CB）と官能化還元酸化グラフェン（f-rGO）のハイブリッドを用いた環境に優しい水性インクの処方を報告する。インク（f-rGOおよびCB70–f-rGO30）は、界面活性剤やその他の添加剤を加えずに市販の樹脂を用いて調製され、低コストの基準紙上で膜の均一性を示した。ドローダウンデバイスは25～60 °Cの範囲で線形挙動を示し、抵抗温度係数はCB70–f-rGO30で−3.94 × 10⁻³ °C⁻¹、f-rGOで−7.37 × 10⁻³ °C⁻¹であった。ヒーターモードでは、CB70–f-rGO30デバイスはわずか1.3 Wで最高82.8 °Cの表面温度を達成し、立ち上がり/立ち下がり時間は約16秒であった。長期サイクル試験（約340回のオン・オフサイクル）により、抵抗ドリフトが5%未満の安定した動作が確認された。純粋なf-rGO膜と比較して、ハイブリッド処方は同等の低抵抗、より平滑な表面形態、および改善された電気熱変換効率を実現した。これらの結果は、コスト効率の高いCB70–f-rGO30ハイブリッドが、センシングと加熱機能を兼ね備えたスケーラブルで使い捨て可能な紙ベースのエレクトロニクスを可能にし、持続可能な熱管理と低消費電力センサー応用への有望な道筋を提供することを実証している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Abstract Printed paper-based electronics offer a sustainable alternative to conventional substrates, but their development is limited by the poor dispersibility of conductive pigments and the thermal properties of paper. We report the formulation of eco-friendly water-based inks using a hybrid of carbon black (CB) and functionalized reduced graphene oxide (f-rGO) for devices that operate as both temperature sensors and microheaters. The inks (f-rGO and CB70–f-rGO30) were prepared using commercial resins without addition of surfactants or other additives and exhibited film uniformity on low-cost reference paper. Drawdown devices exhibited linear behaviour in the 25–60 °C range, with a temperature coefficient of resistance of −3.94 × 10⁻³ °C⁻¹ for CB70–f-rGO30 and −7.37 × 10⁻³ °C⁻¹ for f-rGO. In heater mode, CB70–f-rGO30 devices achieved surface temperatures up to 82.8 °C at only 1.3 W, with rise/fall times of ~16 s. Long-term cycling (~340 on–off cycles) confirmed stable operation with <5% resistance drift. Compared to pure f-rGO films, the hybrid formulation delivered comparable low resistance, smoother surface morphology, and improved electrothermal conversion efficiency. These results demonstrate that cost-effective CB70–f-rGO30 hybrids enable scalable, disposable paper-based electronics with combined sensing and heating functionality, offering a promising route toward sustainable thermal management and low-power sensor applications.

• openalex https://doi.org/10.1088/2058-8585/ae93d5first seen 2026-08-05 04:54:14