[發明專利]基于液態金屬強化導電功能的復合膜、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202310040723.3
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116041811B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 賈利川;樂云飛;汪夢靈;段秋雨;王智星;趙莉華;賈申利
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L9/08
• 分類號: C08L9/08;C08L1/28;C08K7/24;C08K3/08;C08J5/18;H01B1/22
• 代理公司: 四川北新律師事務所 51366
• 代理人: 李琳

本發明公開了基于液態金屬強化導電功能的復合膜、制備方法及應用，包括：將49～59份的膨脹石墨粉中加入羧甲基纖維素鈉溶液充分攪拌得到膨脹石墨粉分散液；將5～15份的液態金屬和羧甲基纖維素鈉溶液加入到溶劑中超聲處理，得到液態金屬分散液；將液態金屬分散液加入至膨脹石墨粉分散液中，添加32份的丁苯橡膠乳液充分混合得到漿料；對漿料進行涂布得到濕膜；對濕膜進行烘干、兩次壓制得到基于液態金屬強化導電功能的復合膜。通過上述方案，本發明具有工藝簡單、導電性好等優點。

技術領域

本發明涉及柔性導電材料技術領域，尤其是基于液態金屬強化導電功能的復合膜、制備方法及應用。

背景技術

聚合物材料因其良好柔性、輕質、密度低、已加工等優點得到廣泛應用。但大多數聚合自身是絕緣的，不具備導電性，限制了在柔性傳感器、可穿戴設備、軟體機器人等領域的應用。通過將導電粒子添加到聚合物材料中制備導電復合材料獲得導電性的有效手段。目前，常用的導電粒子包括銅、銀等金屬粒以及石墨、炭黑、碳納米管等碳系導電粒子等。導電復合材料的導電性與導電網絡完善程度和導電粒子之間的接觸電阻息息相關。通過增加導電粒子含量可以提升導電網絡完善程度，提升復合材料導電性能。但導電復合材料的導電性仍處于較低水平，這主要是由于導電粒子之間存在絕緣聚合物分子層的存在，具有較大的接觸電阻。因此，如何提有效降低導電粒子之間的接觸電阻，

液態金屬因其良好的流動性，能夠在聚合物基體中形成連通網路，克服傳統剛性粒子接觸電阻大的問題。但液態金屬密度大，粒子結構比表面積小，難以搭接形成導電網絡。使用液態金屬構建導電網絡需要極大的用量，這會導致材料極易泄露，穩定性差，且導電材料密度會因此大大增加。這些原因使得液態金屬導電復合材料應用仍有困難。

例如，專利公開號為“CN114438663A”、名稱為“一種透氣液態金屬基彈性導體復合膜、制備方法及應用”的中國發明專利，其包括：步驟S1：將彈性體與有機溶劑混合得到彈性紡絲溶液，將所述彈性紡絲溶液電紡于接收基體上，得到彈性紡絲基膜層；步驟S2：將液態金屬通過高壓噴涂于所述彈性紡絲基膜層上，得到液態金屬絲/彈性紡絲基膜復合層；步驟S3：采用步驟S1中的所述彈性紡絲溶液，經電紡于所述液態金屬絲/彈性紡絲基膜復合層上，得到透氣液態金屬基彈性導體復合膜。其缺點在于：三層結構中，中間層液態金屬極易泄露，外層的細微破損，都將導致整個材料的泄露失效，穩定性差限制了其應用。

再如，專利公開號為“CN115103585A”、名稱為“一種具有拉伸導電能力的電磁屏蔽復合材料與制備方法和應用”的中國發明專利，其可拉伸導電的電磁屏蔽復合材料是由上下兩層的含固體金屬粉體的樹脂層，以及中間的含液態金屬的樹脂層組成的三層夾芯結構復合材料。其缺點在于：其制備工藝復雜，固體金屬粉末和液態金屬用量非常大，導致材料成本高、密度大，且制備過程用到了大量有毒溶劑，并不環保。

因此，急需要提出一種工藝簡單、穩定性好、導電性能出色的基于液態金屬強化導電功能的復合膜、制備方法及應用。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供基于液態金屬強化導電功能的復合膜、制備方法及應用，本發明采用的技術方案如下：

第一部分，本技術提供了基于液態金屬強化導電功能的復合膜，其由以下重量比例組分組成：

液態金屬：5～15份；

膨脹石墨粉：49～59份；

羧甲基纖維素鈉：4份；

丁苯橡膠：32份。

第二部分，本技術提供了基于液態金屬強化導電功能的復合膜的制備方法，其包括以下步驟：

步驟S1，將49～59份的膨脹石墨粉加入3.06～3.69份羧甲基纖維素鈉溶液充分攪拌得到膨脹石墨粉分散液；所述羧甲基纖維素鈉溶液作為分散劑；