[發(fā)明專利]一種具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108976455B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 周洹楷;羅洪盛;王華權;周興東;李曉杰;易國斌
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L1/02;C08K7/06;C08J5/18
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬于柔性傳感材料技術領域，公開一種具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料及其制備方法和應用，所述高分子復合材料是將纖維素納米晶分散于去離子水中，調節(jié)pH值至中性，滴加銀納米線的水分散液，充分混合后涂到在玻璃片上，等待水分完全揮發(fā)后制得納米導電層；將彈性高分子溶于有機溶劑中，涂到上述納米導電層表面后烘干，再進行真空干燥，固化之后浸泡在去離子水中，剝離并干燥后制得。本發(fā)明的復合材料在具備導電與靈敏度高的基礎上，還兼具自修復功能，當對復合材料進行一定程度的拉伸或表面深度劃痕時，可以通過浸泡水等水刺激的手段，使復合材料的導電層自修復，其電阻可回復到30～100％。

技術領域

本發(fā)明屬于柔性傳感材料技術領域，更具體地，涉及一種具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

傳感器件與人類生活息息相關，無論是檢測外界環(huán)境變化，還是監(jiān)測人體運動與健康，傳感器件已經越來越離不開人們的生活，如光敏器件、熱敏器件等等。隨著科學技術的發(fā)展以及使用環(huán)境條件的苛刻，傳統的傳感器件已經不能滿足人們生活與外界環(huán)境的需求了。脆性、不耐彎折與拉伸、使用壽命不高等一系列缺點致使外界對柔性傳感器件的呼聲愈來愈高。柔性傳感器件以其獨特的柔性、高度可拉伸、高靈敏等特點，迅速發(fā)展壯大。目前，許多科學研究正針對并發(fā)展柔性傳感器件，加速了柔性傳感器件投入生產與應用時間。

然而，柔性傳感材料常用的傳感方式是電阻式的傳感，即通過外界環(huán)境的變化，如熱、濕氣、拉伸、彎曲、壓縮等等，致使材料的導電層發(fā)生變化，從而電阻在此過程發(fā)生連續(xù)變化。由此可見，柔性傳感材料的導電層是提高傳感器件的重要因素之一。其中，銀納米線以其透光性、高導電性(低電阻)、高導熱性等優(yōu)點，通常被用來當做導電層的納米導電物質，成為了柔性傳感器件的首選材料。曾經有研究報道，將銀納米線與彈性高分子復合，制備出了較為簡單有效的柔性傳感材料，此后柔性傳感材料也逐漸成為了科研界與材料學所關注的熱門之一。盡管銀納米線與彈性高分子可以進行復合構筑柔性傳感材料，但該領域仍存在種種需要攻克的難題。傳統傳感高分子復合材料的缺陷，如低回復性，高滯后性以及低靈敏度，僅以銀納米線高分子復合材料而言，除去高分子本身具備的滯后通病，銀納米線高分子復合材料最為突出的缺陷便是其低靈敏度以及低可拉伸度，在循環(huán)拉伸過程中常常會加劇滯后現象的發(fā)生，且進行一定程度拉伸后，銀納米線往往會發(fā)生不可逆的彎折，最終致使導電性無法回復。

發(fā)明內容

為了解決上述現有技術存在的不足和缺點，提供一種具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料。對導電層進行輕微的劃傷，導致的電阻增加幾個數量級的劃痕，該高分子復合傳感材料能夠對其進行形貌與電阻修復。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料的制備方法。該制備方法簡單，成本相對較低。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料的應用。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案來實現：

一種具有自修復功能的高靈敏導電傳感高分子復合材料，所述高分子復合材料是將纖維素納米晶分散于去離子水中，調節(jié)pH值至中性，滴加銀納米線的水分散液，充分混合后均勻涂到在玻璃片上，等待水分完全揮發(fā)后制得納米導電層；將彈性高分子溶于有機溶劑中，涂到上述納米導電層表面后烘干，再進行真空干燥，固化之后浸泡在去離子水中，剝離并干燥后制得。

優(yōu)選地，所述纖維素納米晶與銀納米線的質量比為(1～10)：(1～3)，所述纖維素納米晶的質量和去離子水的體積比為(1～10)mg：1mL，所述銀納米線的水分散液的濃度為1～5mg/mL。

優(yōu)選地，所述有機溶劑為N,N二甲基乙酰胺，N,N二甲基甲酰胺，二甲基椏楓或四氫呋喃。

優(yōu)選地，所述彈性高分子為天然橡膠、聚二甲基硅氧烷或彈性聚氨酯中的一種以上。