[發(fā)明專利]一種嵌段高分子-納米金屬薄層復(fù)合導(dǎo)電材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210529584.2
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102942832A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐建國;熊磊;劉繼憲;王瑤;王媛;朱乾;黃林軍;黃震
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: C09D153/00
• 分類號: C09D153/00;C09D5/24;C08F293/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種兩親性嵌段高分子-納米金屬薄層柔性復(fù)合導(dǎo)電材料的制備工藝，特別是一種納米復(fù)合導(dǎo)電材料的制備方法。

背景技術(shù)：

納米復(fù)合材料（Nanocomposites）的主要特征是復(fù)合體系中的一個(gè)組份至少有一維是以納米尺寸（≤100nm）均勻地分散在另一作為基體的組份中。高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料帶來了多樣的功能加和性，從而使所得的復(fù)合材料兼有高分子材料的柔性和導(dǎo)電填充物的導(dǎo)電性。更重要是這類復(fù)合材料還可呈現(xiàn)出一些新的電學(xué)特性，例如非線性導(dǎo)電特性等。單一的高分子材料具備良好的柔性，但是一般不具備導(dǎo)電性能；單一的金屬材料具有較好的導(dǎo)電性能，但不具備高分子的柔性和易加工性，而且在空氣環(huán)境下易氧化，個(gè)別金屬價(jià)格昂貴，密度大，需要較高的加工溫度等不足，而克服這些不足的一個(gè)重要方法就是將金屬與柔性的高分子材料復(fù)合，這類復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景：一是在自控溫加熱系統(tǒng)的應(yīng)用中，高分子基正溫度系數(shù)（PTC）材料的室溫電阻小，在溫度超過臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻率隨溫度的升高而急劇增大，可抑制加熱材料的繼續(xù)升溫，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，實(shí)現(xiàn)溫度的自發(fā)控制；二是在電路保護(hù)元件的應(yīng)用中，將其串聯(lián)在各種電子線路中起到過流保護(hù)的作用，一旦電路短路過載或環(huán)境溫度超過規(guī)定值，PTC的電阻就會迅速升高而切斷電路，從而有效地阻斷大電流的通過；三是電磁波屏蔽應(yīng)用，傳統(tǒng)的高分子材料對電磁波幾乎不能反射和吸收，因此高分子材料作為電子產(chǎn)品的殼體材料必須進(jìn)行電磁波屏蔽處理，即將高分子材料與導(dǎo)電填料復(fù)合，來提高材料的電導(dǎo)率；四是傳感器應(yīng)用，高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻對溫度，機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)試劑具有非線性響應(yīng)，因此可以制成各類高分子基傳感器，如溫度傳感器、應(yīng)力傳感器、化學(xué)傳感器等；五是發(fā)光二極管和太陽能電池等器件的電極材料應(yīng)用，需要方便加工和良好導(dǎo)電性的材料，特別是制備具有柔性的器件需要良好導(dǎo)電性的柔性電極與之匹配，這是目前制約柔性電-光或光-電轉(zhuǎn)換器件高性能化的關(guān)鍵瓶頸問題。

目前，在材料制備技術(shù)中，以較少的導(dǎo)電填料用量獲得高的復(fù)合材料的導(dǎo)電性是制備高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料所期望的，特別是用于柔性電-光或光-電轉(zhuǎn)換器件的電極材料是目前研究的重要方向，降低導(dǎo)電復(fù)合材料的成本很重要，因此，設(shè)計(jì)高分子基體中有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是改善材料電性能的途徑之一。在高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料中存在著歐姆導(dǎo)電、隧道導(dǎo)電和場發(fā)射導(dǎo)電三種機(jī)制；歐姆導(dǎo)電是一部分導(dǎo)電顆粒完全連續(xù)接觸，形成歐姆導(dǎo)電通路，相當(dāng)于電流通過一只電阻；隧道導(dǎo)電應(yīng)用量子力學(xué)來研究材料的電阻率與導(dǎo)電粒子間隙的關(guān)系，導(dǎo)電依然有導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成，但不是靠導(dǎo)電粒子直接接觸來導(dǎo)電，而是電子在粒子間的躍遷，相當(dāng)于一個(gè)電阻和一個(gè)電容并聯(lián)后再與另一個(gè)電阻串聯(lián)的導(dǎo)電效果；場發(fā)射導(dǎo)電是指當(dāng)導(dǎo)電粒子的內(nèi)部電場很強(qiáng)時(shí)，電子將有很大的幾率躍遷過高分子層所形成的勢壘到達(dá)相鄰的導(dǎo)電粒子上，產(chǎn)生場致發(fā)射電流而導(dǎo)電；一般來說，復(fù)合材料的導(dǎo)電性是三種導(dǎo)電機(jī)制相互競爭的結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)電填料含量和外加電壓都低時(shí)，導(dǎo)電粒子間距離較大，形成鏈狀導(dǎo)電通道的幾率較小，隧道效應(yīng)機(jī)理占主導(dǎo)作用；當(dāng)導(dǎo)電填料含量低而外加電壓高時(shí)，場致發(fā)射機(jī)理的作用變得很顯著；當(dāng)導(dǎo)電填料含量高時(shí)，導(dǎo)電粒子大部分相互接觸，形成比較完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，歐姆導(dǎo)電起主要作用。