[發明專利]一種碳納米管-硅橡膠復合導電流體及其制備方法

有效

• 申請號: 201910071196.6
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109741856B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張曉升;鄧海濤;張新然;文丹良
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發明公開了一種碳納米管?硅橡膠復合導電流體及其制備方法，碳納米管?硅橡膠復合導電流體包括導電填充物和高分子聚合物材料，導電填充物為碳納米管，高分子聚合物材料為硅橡膠，碳納米管和硅橡膠的重量比為1:11～1:17，復合導電流體為流體狀態。本發明所述流體狀態的復合導電流體本身可以任意形變，具備可拉伸導電性。當復合導電流體作為穿戴式電子器件的重要組成部分時，其不會影響電子器件的可拉伸范圍，本發明的碳納米管?硅橡膠復合導電流體將在柔性可拉伸導電材料領域展現出極大的應用潛力。同時，本發明采用的原料為碳納米管和硅橡膠，避免了采用柔性可拉伸電極材料應變范圍有限、工序復雜、采用液態導電金屬材料導致價格昂貴的問題。

技術領域

本發明涉及液態導電技術領域，具體涉及一種碳納米管-硅橡膠復合導電流體及其制備方法。

背景技術

穿戴式電子設備的飛速發展對器件的柔韌性提出了更高的要求。作為穿戴式電子器件的核心，具有可拉伸特性的柔性電極材料業已成為研究熱點。

傳統金屬電極材料(Au、Ag、Cu等)本身不具有柔性，通過金屬層厚度減薄，可以實現柔性電極，但卻不具有可拉伸性[Heung Cho Ko,Mark P.Stoykovich.A hemisphericalelectronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics.Nature,vol.454,pp 748–753, 2008]。而通過波紋結構設計等優化策略，可以實現具有一定拉伸性的金屬電極，但需要掩模版制作、光刻、腐蝕等復雜加工程序，成本高昂，可拉伸性能有限[Dae-Hyeong Kim,et al. “Stretchable and Foldable Silicon IntegratedCircuits”.Science 320,507,2008)]。因此，液態導電技術應運而生，譬如液態導電金屬材料汞(Hg)、鎵(Ga)、銣(Rb)，可任意形變，具有非常優異的可拉伸導電性。但液態金屬材料有毒，應用于穿戴式領域具有重大安全隱患，嚴重限制了其發展。因此，研究人員提出了Galinstan合金等基于復合材料的液態導電技術，但是需要昂貴的特殊設備、通過復雜的特殊工藝進行制備，成本昂貴，進而限制了其實際應用和發展[Yanqin Yang,Na Sun.Liquid-Metal-Based Super-Stretchable and Structure-Designable TriboelectricNanogenerator for Wearable Electronics.ACS Nano 2018,12,2027-2034]。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管-硅橡膠復合導電流體，解決現有柔性可拉伸電極材料其應變范圍有限、制作工序復雜、成本昂貴的問題，本發明所述的碳納米管-硅橡膠復合導電流體不僅具有導電性，而且呈流體狀態，具有良好的拉伸性能，同時不含有毒物質，制作工序簡單、成本低廉。

此外，本發明還提供上述碳納米管-硅橡膠復合導電流體的制備方法，通過本發明所述方法制備的碳納米管-硅橡膠復合導電流體不僅具有導電性，而且呈流體狀態，具有良好的拉伸性能，同時，本發明所述制備方法制作工序簡單、成本低廉。

本發明通過下述技術方案實現：

一種碳納米管-硅橡膠復合導電流體，所述復合導電流體包括導電填充物和高分子聚合物材料，所述導電填充物為碳納米管，所述高分子聚合物材料為硅橡膠，所述碳納米管和硅橡膠的重量比為1:11～1:17，所述復合導電流體為流體狀態。

在現有技術中，Agee Susan Kurian提出了CNT和硅橡膠混合制備導電固體材料的方法，但所制備的樣品為粘稠固體，CNT分散極不不均勻且表面存在大的顆粒物，無法實現導電流體[Agee Susan Kurian.Printing of CNT/silicone rubber for a wearableflexible stretch sensor.Proc. SPIE 9798,2016]。