[發明專利]納米材料及其應用以及納米材料的制備方法和裝置

無效

• 申請號: 201310012983.6
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103103628A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 薛面起;潘鋒
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: D01F1/10
• 分類號: D01F1/10;D01F6/52;D01F6/50;D01F6/56;D01F6/94;D01F8/10;B82Y30/00;D01D5/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

1.一種納米材料，其特征在于：所述納米材料包括納米纖維，所述納米纖維上具有至少兩個微納米結點，所述微納米結點由至少一個微米或納米顆粒團聚而成。

2.根據權利要求1所述的納米材料，其特征在于：所述微納米結點的直徑為20納米~200微米，優選的直徑為300納米~1微米；

所述兩個微納米結點之間的納米纖維長100納米~20厘米，優選的100納米~10微米。

3.根據權利要求1所述的納米材料，其特征在于：所述微米或納米顆粒為選自有機高分子顆粒、無機材料顆粒、復合材料顆粒、鋰電池或儲能電池的正極或負極材料、電解質材料、隔膜材料、或太陽能電池的吸光材料、光電材料或電極界面材料中的至少一種；

優選的，所述有機高分子顆粒采用十二水合磷酸鈉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或苯乙烯類嵌段共聚物中的至少一種材料制備；

優選的，所述無機材料顆粒為硅球，金、銀、銅和鐵等金屬及其氧化物或合金或鹽類化合物或復合鹽類化合物的納米粉體，以及凝膠顆粒中的至少一種；

優選的，所述復合材料顆粒采用有機材料和/或無機材料的聚合物或核-殼結構復合物材料制備

優選的，所述鋰電池或儲能電池的正極或負極材料采用碳材料和/或無機材料的核-殼結構復合物材料制備。

4.根據權利要求3所述的納米材料，其特征在于：所述微米或納米顆粒的粒徑為20納米~10微米，優選為300納米~1微米，更優選的粒徑為405納米~520納米；所述微米或納米顆粒為微球形顆粒。

5.根據權利要求1～4任意一項所述的納米材料，其特征在于：所述納米纖維的主要成分為功能高分子或功能高分子的復合物；

優選的，所述納米纖維含有導電分子、導電高分子、導電分子與導電高分子的復合材料、碳納米管與導電高分子的復合材料、石墨烯與導電高分子的復合材料、碳納米管、石墨烯與導電高分子的復合材料中的至少一種；

優選的，納米纖維的主要成分為PMMA、PVA、PVP或PEDOT中的至少一種；更優選的為PVA、PVP中的一種或兩種。

6.根據權利要求1～4任意一項所述的納米材料，其特征在于：所述納米纖維上具有的至少兩個微納米結點中，各微納米結點的直徑可以相同或不同，各微納米結點的材料也可以相同或不同。

7.根據權利要求1~6任一項所述的納米材料在動力和儲能電池材料、太陽能電池材料、復合材料、傳感器材料、生物芯片以及晶體管材料中的應用。

8.一種權利要求1~6任一項所述的納米材料的制備方法，其特征在于：包括在聚合物溶液或熔體中加入微米或納米顆粒，將該加了微米或納米顆粒的聚合物溶液或熔體紡絲，形成本申請的納米材料；

或者，優選的包括采用靜電紡絲技術，在靜電紡絲的聚合物溶液或熔體中加入微米或納米顆粒制備成靜電紡絲前驅體，然后在高壓靜電下進行紡絲，形成本申請的納米材料；

或者，優選的包括采用等離子技術，在靜電紡絲的聚合物溶液或熔體中加入微米或納米顆粒制備成等離子紡絲前驅體，然后在等離子環境下進行紡絲，形成本申請的納米材料。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述高壓靜電的電壓為5~50千伏，優選為8~20千伏，所述靜電紡絲中，噴絲口與接絲極板之間的工作距離為2~20厘米，優選為5~15厘米；所述在靜電紡絲的聚合物溶液或熔體中加入微米或納米微球是指在靜電紡絲的聚合物溶液或熔體中加入微米或納米微球的分散液，所述微米或納米微球的分散液的濃度為1~50%，所述分散液與所述聚合物溶液或熔體的體積比為1：20~20：1。

10.一種制備權利要求1~6任一項所述的納米材料的靜電紡絲或等離子紡絲裝置，其特征在于：所述靜電紡絲或等離子紡絲裝置包括噴絲頭，與噴絲頭相對應的接絲極板，以及為靜電紡絲或等離子紡絲提供高壓靜電的能量驅動裝置；

所述噴絲頭的直徑為100nm~1cm，所述噴絲頭的形狀和結構是平口的或者漸口的針頭、套管針頭；

所述噴絲頭與所述接絲極板的工作距離可在2~20厘米內調整；

所述能量驅動裝置能夠提供5~50千伏的電壓；所述接絲極板的表面為凹凸結構或者平整結構。