[發(fā)明專利]對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110394406.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113205900B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍英;王雷;姜乃生;李宏福;牛康民
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: H01B1/12
• 分類號: H01B1/12;H01B1/04;H01B5/16;H01B13/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述材料具有雙層導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)層由導(dǎo)電高分子組成，外層由石墨烯薄膜組成；所述材料制備步驟如下：

(1)利用化學(xué)氣相沉積法，在高面密度、波浪狀鎳泡沫表面生長石墨烯薄膜，得到波浪狀鎳/石墨烯泡沫；

(2)將上述得到的波浪狀鎳/石墨烯泡沫放置在制樣架上，滴涂高彈性高分子聚合物前驅(qū)液，懸空固化，得到波浪狀鎳/石墨烯/高分子導(dǎo)電復(fù)合材料；

(3)將上述得到的波浪狀鎳/石墨烯/高分子復(fù)合材料放置入特定溶液中，除去內(nèi)部的金屬鎳，得到具有空管結(jié)構(gòu)的波浪狀石墨烯/高分子導(dǎo)電復(fù)合材料；

(4)將步驟(3)中得到的所述材料放置入導(dǎo)電高分子溶液中，真空輔助導(dǎo)電高分子溶液進(jìn)入石墨烯泡沫骨架空管內(nèi)部，隨后用去離子水清洗多次，溶劑揮發(fā)后導(dǎo)電高分子在石墨烯泡沫骨架內(nèi)壁成膜，得到導(dǎo)電高分子/石墨烯/高分子復(fù)合材料；

所述材料內(nèi)部具有雙層導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)層由導(dǎo)電高分子組成，外層由石墨烯薄膜組成；導(dǎo)電高分子層附著在石墨烯薄膜內(nèi)壁，充當(dāng)了保護(hù)層的作用，使得復(fù)合材料內(nèi)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)變下仍然能夠保持完整，提升了所述材料的電阻對應(yīng)變的不敏感性；

其一，導(dǎo)電高分子層附著在石墨烯薄膜內(nèi)壁，充當(dāng)了保護(hù)層的作用，使得復(fù)合材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在高分子基體受溫度變化膨脹或收縮的過程中仍然保持完整；其二，導(dǎo)電高分子層與石墨烯薄膜具有不同的載流子傳輸機(jī)理，二者電阻率隨溫度變化規(guī)律相反，從而抵消一部分電導(dǎo)率變化；在上述兩種因素的共同作用下，所述材料的電阻表現(xiàn)出了對溫度不敏感的特性。

2.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的化學(xué)氣相沉積工藝中，碳源為甲烷氣體，流速為27-31sccm，保持甲烷氣體在總氣體中的體積分?jǐn)?shù)為3.8-4.2％；石墨烯的生長溫度為980-1020℃，生長時間為18-22分鐘。

3.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所選擇的高分子包括所有可液態(tài)成型或澆鑄成型的高彈性高分子聚合物材料，高分子前驅(qū)體包括但不限于硅橡膠、橡膠、聚氨酯、聚乙烯任何可液態(tài)成型或澆鑄成型的高分子聚合物材料中的一種或幾種不同材料組合所形成的溶液。

4.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的去除鎳骨架過程如下：波浪狀鎳/石墨烯/高分子復(fù)合材料置于4MHCl水溶液中，80℃下直至完全去除金屬鎳。

5.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所選擇的導(dǎo)電高分子包括但不限于聚已炔、聚苯、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯乙炔、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸任何可溶于水或有機(jī)溶劑的導(dǎo)電高分子材料的一種或幾種不同材料的組合體。

6.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，當(dāng)所選擇導(dǎo)電高分子為聚苯、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，所選擇柔性高分子基體為聚二甲基硅氧烷(PDMS)時，所得到的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料在拉伸應(yīng)變?yōu)?0％、50％和80％時，電阻變化率分別為3.2％、5.3％和12.3％。

7.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，當(dāng)所選擇導(dǎo)電高分子為聚苯、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，所選擇柔性高分子基體為PDMS時，所得到的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料溫度由25℃升高至60℃、120℃和160℃時，電阻變化率分別為1.5％、1.6％和2.1％。

8.如權(quán)利要求1所述的對應(yīng)變和溫度雙重不敏感的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，當(dāng)所選擇導(dǎo)電高分子為聚苯、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，所選擇柔性高分子基體為PDMS時，所得到的柔性導(dǎo)電復(fù)合材料溫度由25℃降低至-40℃時，電阻變化率為-2.5％。