一种电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法技术

本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法。电学性能可变的组合物包括导电填料和第一材料；第一材料在物理作用或者化学作用下能在第一状态与第二状态之间变化；以使电学性能可变的组合物的电学性能改变。在第一材料、导电填料的共同作用下使组合物的电学性能发生变化，组合物制备得到的产品例如纳米纤维拥有通断开关性能，能用于电路开关与逻辑电路中的半导体器件，增加纳米纤维的使用范围。

A Composite, Nanofibers and Their Preparation Method with Variable Electrical Properties

The present application relates to the field of materials, in particular to a composition with variable electrical properties, nanofibers and a preparation method thereof. Compositions with variable electrical properties include conductive fillers and first materials; the first material can change between the first state and the second state under physical or chemical action; so as to change the electrical properties of compositions with variable electrical properties. Under the combined action of the first material and the conductive filler, the electrical properties of the compositions are changed. The products prepared by the compositions, such as nanofibers, have on-off switching properties and can be used in semiconductor devices in circuit switches and logic circuits to increase the application range of nanofibers.

【技术实现步骤摘要】
一种电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法
本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法。
技术介绍
电学性能是物质的基本物理属性，而不同电学性能的材料可满足不同领域的使用需求。绝缘材料、导电材料、半导体材料各司其职，是市面上多种多样电子产品的重要组成部分。但任意一种材料都无法拥有两种或两种以上不同的电学性能，且电学性能一经固定便不再变化，限制了材料的使用范围。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法，其旨在提供一种外场诱导下电学性能可变的组合物，增加组合物的使用范围。本申请第一方面提供一种电学性能可变的组合物，所述电学性能可变的组合物包括导电填料和第一材料；所述第一材料在物理作用或者化学作用下能在第一状态与第二状态之间变化；以使所述电学性能可变的组合物的电学性能改变。对电学性能可变的组合物施加物理作用或者化学作用，使第一材料在第一状态与第二状态之间发生变化，在第一材料、导电填料的共同作用下使组合物的电学性能发生变化，组合物制备得到的产品例如纳米纤维拥有通断开关性能，能用于电路开关与逻辑电路中的半导体器件，增加纳米纤维的使用范围。在本申请第一方面的一些实施例中，第一材料包括相变材料、高吸水性树脂以及光致形变高分子中的一种或多种。高吸水性树脂(SAP)在水浸泡作用后能够发生形态变化。上述第一材料在光照条件下能够发生形变，光照去除后形变恢复，形变以及恢复的第一材料、导电填共同作用下使组合物的电学性能发生变化。在本申请第一方面的一些实施例中，光致形变高分子包括聚乳酸-聚己内酯、丙烯酰胺-丙烯酰胺基偶氮苯、聚(N-异丙基丙烯酰胺)-叶绿酸、丙烯酰胺-反式-4-甲基丙烯酰基羟偶氮苯、聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络型响应凝胶、羧甲基纤维素、丙烯酸-丙烯酰胺以及聚(N-异丙基丙烯酰胺)-聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。在外界环境的刺激下，电学性能具有可往复变化的特点，即能在外界刺激下可从高导电状态迅速或缓慢地转变为低导电乃至不导电的状态，又可在反向刺激下转变回高导电状态，该过程电学性能变化连续、可控，可根据需要设定外界条件，进而获得所需导电性能。在本申请第一方面的一些实施例中，导电填料包括聚乙炔、聚苯胺、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、聚吡咯、聚3-己基噻吩中、金纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子、碳纳米粒子、ITO纳米粒子、AZO纳米粒子、金纳米棒、银纳米棒、铜纳米棒、碳纳米棒、ITO纳米棒以及AZO纳米棒中的一种或多种。银纳米颗粒、ITO纳米粒子与第一材料协同制备得到的纳米纤维具有更稳定性能，组合物的电学性能的变化范围更确定。在本申请第一方面的一些实施例中，所述物理作用或者所述化学作用包括压力作用、超声波作用、光照作用、温度作用、电场作用、磁场作用、酸碱溶液作用以及溶剂浸泡作用中的一种或多种。本申请第二方面提供一种纳米纤维，所述纳米纤维的原料包括本申请第一方面提供的电学性能可变的组合物。采用电学性能可变的组合物制成纳米纤维，使纳米纤维具有电学性能可变的特性，具有该特性的纳米纤维可以具有更广泛的用途。在本申请第二方面的一些实施例中，纳米纤维的原料还包括聚合物。在本申请第二方面的一些实施例中，导电填料、所述聚合物以及所述第一材料的质量比为2-80：1-60：1-40。在该配比下能够确保纳米纤维在物理或者化学作用下能够导电，同时在满足制备得到纳米纤维的同时，聚合物需要尽可能的少，因为聚合物对纳米纤维导电的影响是单向的，是不可变化的。因此，专利技术人选用上述配比的物料作为纳米纤维的原料。在本申请第二方面的一些实施例中，聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛以及聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。本申请第三方面提供一种纳米纤维的制备方法，所述纳米纤维的制备方法主要包括：混合所述导电填料、所述聚合物以及所述第一材料得到纺丝液，对所述纺丝液进行纺丝。本实施例提供的纳米纤维的制备方法成本低廉、工艺简单，整个制备过程可以不采用高温处理。最终得到的纳米纤维尺寸均匀，第一材料在第一状态和第二状态之间变化，电学性能变化更规律。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了实施例1得到的纳米纤维的SEM图；图2示出了实施例1得到的纳米纤维的光学照片；图3示出了实施例1得到的纳米纤维可见光范围内的UV-vis谱；图4示出了实施例1得到的纳米纤维经过第一实验后的SEM图；图5示出了实施例1得到的纳米纤维经过第二实验后的的SEM图；图6示出了实施例1制备得到的纳米纤维吸水-脱水反复处理的电阻变化曲线；图7示出了实施2制得的纳米纤维的SEM图；图8示出了实施例2的纳米纤维经光照-非光照循环过程的电阻变化曲线。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本申请实施例的电学性能可变的组合物、纳米纤维及其制备方法进行具体说明。一种电学性能可变的组合物，所述电学性能可变的组合物包括导电填料和第一材料；所述第一材料在物理作用或者化学作用下能在第一状态与第二状态之间变化；以使所述电学性能可变的组合物的电学性能改变。第一材料是因为物理作用或者化学作用才发生变化，在第一状态与第二状态之间往复变化。从而使组合物的电学性能可变。在外界环境刺激前后，第一材料发生体积变化，比如刺激前第一材料体积较大，组合物不导电；经刺激后，第一材料体积减小，组合物开始导电。或者，刺激前第一材料为不导电相，组合物不导电；经刺激后，第一材料变为导电相，组合物开始导电。换言之，当物理作用或者化学作用施加于第一材料后，第一材料能在第一状态与第二状态之间变化，从而使组合物的电学性能改变。相应地，第一材料处于第一状态时，组合物具有第一电学性能；第一材料处于第二状态时，组合物具有第二电学性能；第一材料能在第一状态与第二状态之间变化，使组合物相应地具有第一电学性能和第二电学性能。在本申请中，第一状态和第二状态是指第一材料的两个物理的状态，例如尺寸、形状以及含水率等。进一步地，在一些实施例中，纳米纤维的电学性能变化范围在10-4s/cm至104s/cm之间。电学性能可变的组合物可以制成多种产品元件，例如，可以将电学性能可变的组合物制成纳米纤维。对纳米纤维施加物理作用或者化学作用，使第一材料在第一状态与第二状态之间发生变化，在第一材料、导电填料的共同作用下使纳米纤维的电学性能发生变化，使纳米纤维拥有通断开关性能，能用于电路开关与逻辑电路中的半导体器件，增加纳米纤维的使用范围。进一步地，对第一材料施加物理作用或者化学作用，第一材料能从第一状态变化至第二状态，撤销施于第一材料的物理作用或者化学作用后，第一材料从第二状态变化至第一状态。在本申请的一些实施例中，物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电学性能可变的组合物，其特征在于，所述电学性能可变的组合物包括导电填料和第一材料；所述第一材料在物理作用或者化学作用下能在第一状态与第二状态之间变化；以使所述电学性能可变的组合物的电学性能改变。

【技术特征摘要】
1.一种电学性能可变的组合物，其特征在于，所述电学性能可变的组合物包括导电填料和第一材料；所述第一材料在物理作用或者化学作用下能在第一状态与第二状态之间变化；以使所述电学性能可变的组合物的电学性能改变。2.根据权利要求1所述的电学性能可变的组合物，其特征在于，所述第一材料包括相变材料、高吸水性树脂以及光致形变高分子中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的电学性能可变的组合物，其特征在于，所述光致形变高分子包括聚乳酸-聚己内酯、丙烯酰胺-丙烯酰胺基偶氮苯、聚(N-异丙基丙烯酰胺)-叶绿酸、丙烯酰胺-反式-4-甲基丙烯酰基羟偶氮苯、聚环氧乙烷与聚丙烯酸互穿网络型响应凝胶、羧甲基纤维素、丙烯酸-丙烯酰胺以及聚(N-异丙基丙烯酰胺)-聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的电学性能可变的组合物，其特征在于，所述导电填料包括聚乙炔、聚苯胺、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、聚吡咯、聚3-己基噻吩中、金纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子、碳纳米粒子、ITO纳米粒子、AZO纳米粒子、金纳米棒、...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫勇，
申请(专利权)人：苏州城邦达力材料科技有限公司，哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：江苏,32