[發明專利]一種導電復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010039874.3
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111218815B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王潮霞;程浩南;殷允杰;譚永松;李澤釗;原韻
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/263;D06M15/61;C08F220/06;C08F212/08;C08G73/02;D06M101/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種導電復合材料及其制備方法，該導電復合材料的活性組分為rGO和P(St?X)@PANI，載體為織物，其中，所述rGO、P(St?X)@PANI和織物的質量比為1～2：1：50～100，所述X為丙烯酸、甲基丙烯酸或2?乙基丙烯酸中的一種，并提供該導電復合材料的制備方法，本發明的導電復合材料中rGO層被P(St?X)@PANI導電微球所隔離，這樣整個復合材料可作為導電電極應用于高靈敏壓力傳感器的制備，具有良好應用潛力。

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，尤其涉及一種導電復合材料及其制備方法，屬于導電復合材料技術領域。

背景技術

導電復合材料是目前研究極為活躍的一個領域，其中以織物為基材浸漬導電聚合物制備的導電復合材料因工藝簡單且具有較好的柔性而成為了研究的熱點。該類材料的研究成果也被不斷報道，例如PET/rGO、Cotton/rGO、PET/PANI、Cotton/PPY及PET/PEDOT：PSS等。其中氧化石墨烯因具有較大的比表面積和較多的極性基團(羧基、環氧基和羥基等)極性基團，使得其更容易與纖維進行結合，然后還原得到織物/rGO復合材料顯示出了優異的導電性能。近幾年，織物/rGO復合材料被用于壓力傳感器件的設計，展示出了較為廣闊的應用前景。但是，織物/rGO復合材料由于受壓形變有限導致其構建的壓力傳感器對于微小外力的感應靈敏度較低。本發明通過靜電吸引將制備的P(St-X)@PANI導電微球夾雜在還原氧化石墨烯層之間，構造層層疊加的結構可有效感知微小外力的作用。

在前期的研究中，Lin Zhang等人[Thiolated Graphene@Polyester Fabric-Based Multilayer Piezoresistive Pressure Sensors for Detecting Human Motion,ACS Appl.Mater.Interfaces,2018,10：41784-41792]將PET織物經過表面等離子刻蝕后浸漬氧化石墨烯，然后利用硫脲進行硫醇化制備導電復合材料后構建多層織物的壓力傳感器。該傳感器表現出了較好的壓力傳感效果，但多層結構必然帶來傳感器體積的增加。清華大學微納電子系任天令教授團隊教授[Graphene Textile Strain Sensor with NegativeResistance Variation for Human Motion Detection,ACS Nano,2018,12：9134-9141]基于高溫還原石墨烯，將石墨烯與織物相結合，不需要傳統的高分子聚合物進行塑封，真正實現了器件與衣物的完美融合，并通過電阻變化對人體各種運動進行監測。但是該研究仍然存在微小外力作用下靈敏度低得問題。

以往織物/rGO復合材料應用于壓力傳感器設計就是利用織物發生形變帶動纖維上還原氧化石墨烯的接觸變化來實現信號的監測，但在外力較小時織物發生形變并不明顯，這時壓力傳感器的靈敏度相對較低。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的旨在提供一種用于提高壓力傳感器靈敏度的導電復合材料；本發明的第二目的旨在提供該導電復合材料的制備方法。

技術方案：本發明的導電復合材料，導電復合材料的活性組分為rGO，載體為P(St-X)@PANI和織物，其中，所述rGO、P(St-X)@PANI和織物的質量比為1～2：1：50～100，所述X為丙烯酸、甲基丙烯酸或2-乙基丙烯酸中的一種。

本發明的導電復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將苯乙烯、水和丙烯酸衍生物混合，在氮氣保護下反應，加入過硫酸胺溶液繼續反應得到P(St-X)微球乳液，重復離心清洗后烘干得到P(St-X)微球粉末，其中，過硫酸胺、苯乙烯、水和丙烯酸衍生物的摩爾比為0.1～0.2：1：60：1～5；