[發明專利]一種導電納米纖維材料和制備方法

在審

• 申請號: 201810330584.7
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108589268A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 張曉慧;趙國旭
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M101/06;D06M101/10;D06M101/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明一種導電納米纖維材料，是通過還原氧化石墨烯修飾的復合材料，制備時包括氧化石墨烯真空抽濾和還原處理兩個步驟。納米纖維材料薄膜平整地鋪在抽濾裝置的砂芯過濾器上，通過真空抽濾將濃度極低的氧化石墨烯水分散液沉積在納米纖維材料薄膜上，在材料表面形成具有納米厚度的氧化石墨烯層；通過還原劑溶液加熱處理將氧化石墨烯層還原成具有優良導電性的還原氧化石墨烯層。本發明所述的方法制備得到的復合材料，還原氧化石墨烯層緊密且均勻的沉積在納米纖維材料表面，實現納米纖維材料導電性改良的同時，可控地保持了材料表面的納米纖維形貌，并且能夠根據需要通過控制氧化石墨烯用量來控制復合納米纖維材料的導電性和納米纖維形貌。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，涉及還原氧化石墨烯修飾的復合材料，具體為一種導電納米纖維材料和制備方法。

背景技術

納米纖維材料是一種具有高比表面積、可控纖維尺度和結構形貌的材料，在許多領域有著廣泛的應用，如生物醫學、過濾、傳感和能源等。隨著研究的進展，納米纖維材料被賦予了各種方面的性能，比如定向排列的、超強力學性能的、獨特電磁光性能的、藥物控釋的纖維材料等。其中，導電納米纖維材料在一些應用中受到了關注，在結合了納米纖維形貌和優良導電性之后，能夠達到一些特殊應用中的性能要求，如心肌和神經組織工程、電傳感器和電能存儲等。

導電納米纖維材料的導電性和改良過程中引起的其他性能變化對其應用有著很重要的影響。比如，傳統的導電納米纖維材料是通過添加導電添加物到纖維制備前體溶液(熔融物)中，來實現復合材料的導電性。但是，因為導電添加物需要在納米纖維內部形成連通路徑，因此這種方法能夠獲得的導電性的效率很低，并且在追求導電性提高的同時，高濃度的導電添加劑會影響材料的其他性能如力學性能和生物相容性等，影響其應用潛力。近年來，有研究開發出納米纖維材料表面吸附納米導電添加物如碳納米管和氧化石墨烯的制備方法，在添加量很低的條件下也可以實現優良的導電性，得到了研究者的關注。但是，這種方法也有其局限性：單純的吸附難以實現導電添加物在材料表面的均勻分布，因此難以精確控制材料的納米纖維形貌和導電性；納米纖維材料表面能夠被動吸附的導電添加物總量很有限，因此材料導電性的提高會面臨技術瓶頸。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種導電納米纖維材料和制備方法，得到的材料具有均勻和可控的導電層厚度，可以實現納米纖維形貌和導電性的結合。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種導電納米纖維材料制備方法，包括如下步驟，

步驟1，氧化石墨烯真空抽濾；

將納米纖維材料薄膜作為過濾膜，通過真空抽濾將氧化石墨烯水分散液沉積在納米纖維材料薄膜上，在納米纖維材料薄膜表面形成具有納米厚度的氧化石墨烯層；

步驟2，還原處理；

通過還原處理沉積在納米纖維材料薄膜表面的氧化石墨烯層，將氧化石墨烯層還原成還原氧化石墨烯層，得到所述的導電納米纖維材料。

優選的，納米纖維材料薄膜中的纖維直徑為50nm～10μm，材料的厚度為20～200μm。

優選的，氧化石墨烯在納米纖維薄膜上的沉積量為5～50μg/cm²。

優選的，通過化學還原劑進行還原處理，采用的還原劑為水合肼、硼氫化鈉、L-半胱氨酸、檸檬酸鈉、抗壞血酸或氫碘酸水溶液，在85-95℃下浸泡沉積有氧化石墨烯層的納米纖維材料薄膜0.5～5小時。

優選的，具體包括如下步驟，

步驟1，氧化石墨烯真空抽濾；

步驟1.1，將納米纖維材料薄膜平整地夾在玻璃過濾瓶的圓筒漏斗和砂芯過濾面之間；

步驟1.2，配制氧化石墨烯水分散液，在玻璃棒引導下倒入圓筒漏斗；