一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子制造技术

本发明专利技术公开一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1‑5份和形状记忆高分子基底材料95‑99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料，所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种，所述金属纳米线的线长为20‑30μm，直径为60‑70nm，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5‑30％。本发明专利技术公开了的可调型应变传感高分子解决了纳米银线导电高分子复合材料的导电性不稳定性、不可逆性和应变响应区间小，导电网络容易被破坏等缺陷。

Adjustable strain sensing polymer with hybrid nano conductive material

The invention discloses an adjustable type strain sensor with polymer hybrid nano conductive materials, mainly consists of the following components in part by weight: 1 hybrid nano conductive material 5 and shape memory polymer base material 95 99 copies, the hybrid nano conductive materials including metal nanowires and nano carbon material, a the metal nanowires of silver nanowires, copper nanowires and nanowire or core-shell type copper and silver in the outsourcing of the metal nanowires, the line length is 20 30 m, diameter 60 70nm, one of the carbon nano materials for multi wall and single wall carbon nano tube carbon nanotubes, graphene oxide, oxidation reduction in graphene, the metal nanowire percentage of the hybrid nano conductive materials for 5 30%. The invention discloses an adjustable type strain sensor to solve the polymer conductive nano silver wire conductive polymer composite uncertainty, irreversibility and strain response interval, conductive network can easily be destroyed and other defects.

【技术实现步骤摘要】
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子
本专利技术涉及一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，属于高分子复合材料领域和纳米导电材料领域。
技术介绍
高分子导电材料，是导电材料一种重要的类型，指具有的导电性能能够接近金属或者半导体，电导率在10-6S/cm以上的一类聚合物材料。最早在1977年，美国科学家黑格(A.J.Heeger)、麦克迪尔德(A.G.MacDiarmid)和日本的白川英树(H.Shirakawa)三位科学家研究发现，通过在聚乙炔中掺杂碘后，有机高分子具有了金属一般的导电性能。从此导电高分子材料的研究开启了历史新的一页。与金属材料相比较下,高分子导电材料因其独特的结构和物理化学性质，拥有低密度,耐腐蚀，生产成本低,可加工性强等优点，使其在隐身技术、电子显示器、抗静电涂层、超级电容器、电磁屏蔽、生物医药、传感器等方面得到广泛应用。目前导电高分子材料研究和应用大部分的类型是复合型导电高分子材料。复合型导电高分子材料，是以高分子为基体，然后再添加一定量的导电性物质(如碳纳米材料、金属纳米材料、金属氧化物、金属粉末，金属纤维，碳纤维)后，通过分散复合或者层积复合、表面层状复合等方式制备得到。如中国专利CN105254993A公开专利技术了一种导电高分子材料及其制备方法，用这种方法制备的导电高分子材料的，解决导电性能与加工性能、力学性能相互矛盾的技术缺陷，其中以碳纳米管作为一维纳米材料作为“桥梁”将导电金属填料相互连接起来,可有效提高导电高分子的导电能力、热稳定性和力学性能等。中国专利CN104842568A公开专利技术了一种导电高分子的制备方法，解决现有技术中复合型导电高分子材料的制备方法导电填料用量大、成本较高的技术问题,进一步提高导电高分子材料的导电性能。分散复合法制备过程导电填料用量大，且导电填料存在分散不均，稳定性差，结块团聚容易使材料强度下降等缺点。层积复合制备得到的材料，使用后易产生诸多不便,因而应用领域也受到限制。目前表面复合法被广泛应用制备透明导电薄膜，在纳米金属导电膜表面，如纳米银线、纳米铜线、纳米金线，复合高分子。采用该方法制备得到的导电高分子材料其导电性能优越，渗流阈值低，透光性好，且能增强高分子材料的本身的力学性能。最近几年，金属纳米银线与高分子表面复合得到的导电高能分子材料越来越引起人们的关注。金属纳米银线在高分子表面能够形成网状致密的导电网络，复合后的导电高分子导电性好，渗流阈值低，透光性好等优点，该类导电高分子材料能够取代铟锡合金氧化物，用于柔性触摸显示屏、太阳能电池、传感器、智能玻璃等领域。但是表面复合了金属纳米银线的导电高分子也存在很多问题，如导电性能不稳定，材料的传感应变响应区间小和灵敏度不可控，在拉伸变形后高分子导电材料的导电网络容易被破坏。由于纳米银线导电网络的连接之间存在较大的接触电阻，当金属纳米银线长期暴露在外部环境下，纳米银线容易被氧化成银的氧化物，导致金属纳米银线导电网络连接之间的接触电阻急剧增大，导电高分子材料的导电性大幅度降低。纳米银线单一的导电网络，表面复合纳米银线的导电高分子材料在拉伸过程中纳米银线的导电网络连接易分离，导致纳米银线之间的接触电阻增大，导电材料的导电网络不可逆性。导电高分子的导电性会大幅度下降，甚至被破坏。导电材料的传感应变响应区间小，这极大的限制了导电高分子材料在传感领域的应用。目前，金属纳米银线导电高分子复合材料的应用在逐步扩大，但是目前存导电性能不稳定、应变响应区间小、灵敏度不可调节和导电网络容易被破坏的问题，如何解决这些问题是目前该领域研究的重点和热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，以解决纳米银线导电高分子复合材料，其导电性不稳定性、不可逆性和应变响应区间小，导电网络容易被破坏等缺陷。本专利技术所采用的技术方案：一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1-5份和形状记忆高分子基底材料95-99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。优选的，所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种。优选的，所述金属纳米线的线长为20-30μm，直径为60-70nm。优选的，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种。优选的，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5-30％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70-95％。优选的，所述杂化纳米导电材料的厚度为10-20μm。优选的，所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。优选的，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为200-250mg，厚度为30-40μm。一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以金属纳米线为主要导电网络骨架，加入纳米碳材料，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将形状记忆高分子基底材料溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的形状记忆高分子基底材料溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将金属纳米线加入纳米碳材料物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声5-10分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1-2小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂或旋涂在玻璃基底上，在50-60℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；具体为，将形状记忆高分子加入到有机溶液中，在油浴或者水浴锅中加热搅拌，加热温度范围为50℃-80℃，磁力搅拌时间为12-24小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱50℃-70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在40℃-60℃下干燥12-24小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇中的一种；所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺或者是四氢呋喃中的一种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术该方法的制备过程简单，易操作，且原材料的选择性多样；(2)本专利技术制备得到具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子不但拥有良好的导电性能和稳定性，更重要的是其应变响应区间大大的提高和灵敏度可调控，同时以形状记忆高分子为基底材料，还能够提升导电高分子材料材料的延展性和可逆性等；(3)具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子能够作为稳定且可调控的传感材料，使用过程中具有较好的稳定性，可以通过调节材料纳米导电网络的不同组分来改变材料的应变响应区间，调节传感的器的灵敏度；(4)本专利技术把形状记忆高分子材料作为传感材料的基底，在表面复合杂化的纳米导电网络，制备得到一种全新的可调节响应区间和灵敏度的导电高分子纳米复合材料。附图说明图1为本专利技术一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备工艺流程示意图。图2是在扫描电镜下观察得到杂化纳米导电材料物理共混后形成的导电膜的微观形貌的示意图。图3是纳米银线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1‑5份和形状记忆高分子基底材料95‑99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1-5份和形状记忆高分子基底材料95-99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。2.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种。3.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线的线长为20-30μm，直径为60-70nm。4.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种。5.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5-30％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70-95％。6.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述杂化纳米导电材料的厚度为10-20μm。7.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种8.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述形状记忆高分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗洪盛，王华权，周兴东，张怡杭，易国斌，李洁仪，曾琳惠，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44