[發明專利]柔性導電復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011295971.5
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN112457531A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李政;董麗攀;王福迎;丁英杰;賈士儒;鞏繼賢;張健飛
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L79/04;C08K3/04;C08J5/18
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發明提供了一種柔性導電復合膜及其制備方法，主要由細菌纖維素、聚吡咯、單壁碳納米管材料復合而成，屬于電化學領域。本發明主要將BC納米纖維懸浮液加入到混合有鹽酸和氯化鐵的混合液A中，經超聲處理后加入PPy單體混合，得到BC/PPy復合漿，經透析袋透析后，按照一定的體積比加入單壁碳納米管等，經攪拌，抽濾成膜得到BC/PPy/SWCNTs復合膜。本發明不僅滿足柔性電子設備對材料彈性拉伸及彎曲的要求，且材料結構穩定、電導率高和電容值大，制備方法簡便易行，具有較大的應用前景和市場價值。

本申請為以下申請的分案申請：申請號為201810315070.4；申請日為2018.04.10；發明名稱為一種新型柔性導電復合膜及其制備方法

技術領域

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種柔性導電復合膜及其制備方法。

背景技術

細菌纖維素(以下簡稱BC)是由微生物發酵合成的多孔性網狀納米級生物高分子聚合物，其相互連接的超細結構賦予BC充足的孔隙率和比表面積，可作為支撐其它功能材料的基體材料。BC由β-1,4-糖苷鍵連結的多糖，其分子式為(C₆H₁₀O₅)n，表面存在大量的羥基，豐富的氫鍵和三維結構使得BC具有較高的親水性和持水能力。BC具有高結晶度(60-90％)和高聚合度(2000-8000)，使其楊氏模量較高，拉伸強度較大。BC還具有良好的生物相容性。然而，純BC缺乏導電性，可通過原位合成、摻雜、混合或涂覆的方法將碳材料、導電聚合物等引入到BC基質來賦予BC導電性，包括導電聚合物，石墨烯和氧化石墨烯，碳納米管和碳納米纖維等。傳統的導電材料如金屬導體(Cu、Ag等)雖然具有較高的導電性，但是不能滿足柔性電子設備對材料彈性拉伸及彎曲的要求，不能滿足燃料電池，離子電池，柔性超級電容器等電化學裝置對導電電極材料的要求，因此，制備出柔性導電材料是時代發展的趨勢。

自從20世紀70年代以來，導電聚合物(ECP)具有優異的導電性、可控的合成過程和低密度等性能，而引起了人們對其作為柔性電極的關注。在ECPs中，聚吡咯(以下簡稱PPy)具有較高的導電性、良好的穩定性、可逆的氧化還原性、合成簡便且無毒等特點，在電池、電容器、電磁屏蔽、光電器件以及生物技術等領域有非常誘人的應用前景，因此受到研究者的格外重視。2011年，首次通過在BC聚合物基質上吡咯(Py單體)的原位氧化聚合制備出導電聚合物復合材料，其電導率達到1S/cm。然而，其還存在電導率較低的問題。為了提高BC-PPy的電導率，文章祝立根，徐杰.用于超級電容器的聚吡咯復合織物電極材料的制備及性能研究中，利用細菌纖維素膜做基材，通過原位氧化聚合法制得聚吡咯/細菌纖維素復合電極材料，使聚吡咯均勻的附著在BC膜上，復合電極材料具有較高的導電性(3.9S/cm)。文章WANGFan,KIM H,PARK S,et al.Bendable and flexible supercapacitor based onpolypyrrole-coated bacterial cellulose core-shell composite network[J].Composites Science and Technology中，Wang等通過原位氧化聚合的方法將吡咯納米顆粒均勻地涂覆在TOBC(TEMPO氧化的細菌纖維素)表面，得到了具有核-殼結構的PPy-TOBC復合材料，該材料表現出高孔隙率和高電導率。