[發明專利]高導電高敏感性或高導電低敏感性復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110315731.1
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102504516A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 鄧華;傅強;林琳;張雙梅;張琴;陳楓;王柯
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L23/08;C08L23/20;C08L53/02;C08K3/04;C08K3/08
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術領域

本發明屬于高導電敏感性可調的傳感材料和制備技術領域，具體涉及一種通過添加導電填料并調節尺寸、配比和含量得到高導電高敏感性或高導電低敏感性復合材料及其制備方法。?

背景技術

隨著科技的發展，人們對材料的要求不僅越來越高，且眾多高技術領域的發展都離不開新材料作為它們的基礎與支撐，這使得新材料領域的發展也日新月異。因此，新型材料的合成、制備和應用被認為是當今科技界引人注目的研究領域之一。?

導電高分子復合材料作為一種新型的功能材料，因其具有良好的電學性能，易加工，可以感應各種外界刺激，比如應變、壓力、溫度、濕度等，不僅可作為感應器材料來制備溫敏傳感器、過流保護開關、電子控制元件等器件，且在航天、汽車電器、機器人、環境監控等領域也獲得了廣泛應用，因此受到學術界和產業界的關注。尤其是在感應應變方面，如智能紡織物、保健檢測、可穿戴電子產品、行動感應器等，有著廣闊的應用前景。但不同領域使用的應變感應器通常要求不同的應變感應性，因此應變感應器的敏感性的研究也顯得非常重要。?

碳納米管有著大的長徑比和優異的電導性，不僅通常被用作導電復合材料的最佳填料之一，而且碳納米管填充的高分子復合材料已被用作感知應變的材料。它的工作機理是當材料發生形變時，碳納米管間距增加，導電通路發生破壞，導致材料的導電能力變差。然而通常的碳納米管/聚合物復合材料的形變敏感性有限，不能滿足大多數情況下的應用，如高敏感性的應變測試設備、行動感應器、保健檢測等，或低敏感性的可撓式顯示器、植入式元件、智能紡織物、可伸縮的導電材料等。因此，有相當一部分科技工作者開始分別對高敏感性的導電復合材料和低敏感性的導電復合材料進行了研究。?

據了解，目前，已有人試圖通過改變碳納米管含量、長徑比、導電率來調節聚合物/碳納米管復合材料對于形變的敏感性。如R.Zhang公開的研究情況表明，在聚氨酯基復合材料中，復合材料的電阻與應變之間呈現普遍的指數關系，與碳納米管的含量無關(R.?Zhang，Universal?resistivity-strain?dependence?of?carbon?nanotube/polymer?composites，Phys.Rev.B，2007，78.)。而Z.M.Dang的研究則表明碳納米管加入越多，復合材料的拉伸性變差。將不同長徑比的碳納米管加入硅橡膠，結果表明碳納米管的長徑比越高，敏感性小幅增加(Z.M.Dang，Supersensitive?linear?piezoresistive?property?in?carbon?nanotubes/silicone?rubber?nanocomposites，J.Appl.Phys.，2008，104.)。N.Hu的研究則說明提高碳納米管本身的導電性，即減小碳納米管本身電阻在復合材料總電阻中的比例，能使材料的應變敏感性有一定增加(N.Hu，Investigation?on?sensitivity?of?a?polymer/carbon?nanotube?composite?strain?sensor，Carbon，2010，48，680-7.)，但使用導電率不同的碳納米管會導致成本增高。總之，通過上述三種途徑來增加導電復合材料對于形變的敏感性，都會受到碳納米管本身性能以及其成本的限制，而最終無法得到高導電高敏感性的材料。?