柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料技术

本发明专利技术实施例提供一种柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料，涉及复合材料技术领域。该方法包括：步骤S1，将棉纤维经打浆制备成棉浆；步骤S2，在棉浆中加入定量的导电填料并分散均匀，获得混合浆料；步骤S3，对混合浆料进行抄造，得到棉纤维和导电填料的湿态混合物；步骤S4，将湿态混合物冷冻之后进行真空冷冻干燥，在真空冷冻干燥之后施加压力，获得柔性导电材料。材料成型过程中，棉纤维之间相互搭接形成三维网络，导电填料以物理吸附或物理交缠的方式分布在棉纤维表面或棉纤维之间，通过真空冷冻干燥增加材料的柔性，制备的柔性导电材料在低温‑196℃仍具有绝佳柔性，可以弯曲循环10000次而不发生断裂。

【技术实现步骤摘要】
柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料。
技术介绍
随着电子器件微型化、柔性化及多功能化的发展，柔性导电材料成为国内外学者研究的热点。柔性导电材料具有柔性和导电性，被广泛应用于健康管理材料、传感器、可穿戴设备、锂离子电池、超级电容器等领域。其中，在医学诊疗领域，柔性导电材料不仅可以用于检测人体血压，心电、温度、呼吸等，还可以植入到心血管系统进行治疗。但是人体细胞、组织、器官在常规方式下不能长期保存，会失去生物活性。为了保持其生物学性能，通常采用超低温冷冻的方法进行保存，即在低温冰箱温度(-86℃)或液氮温度(-196℃)下保存。在这种环境下一个急需解决的问题就是寻找低温下柔性仍优异的导电材料。常用的柔性基体材料主要是聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚氨酯(PU)等，这些树脂基体虽然在室温下都是柔性很好的材料，但是由于它们都是高分子，在低温下容易发生断裂，无法在低温环境长期使用。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料，用以解决现有技术中柔性导电材料难以在低温环境中长期使用的缺陷，实现较好的材料柔性。本专利技术实施例提供一种柔性导电材料制备方法，包括步骤：步骤S1，将棉纤维经打浆制备成棉浆；步骤S2，在所述棉浆中加入定量的导电填料并分散均匀，获得混合浆料；步骤S3，对所述混合浆料进行抄造，得到棉纤维和导电填料的湿态混合物；步骤S4，将湿态混合物冷冻之后进行真空冷冻干燥，在真空冷冻干燥之后施加压力，获得柔性导电材料。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，所述导电填料为片状石墨粉、球状石墨粉、树枝状石墨粉、金纳米线，银纳米线、铜纳米线、石墨烯、还原氧化石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，所述棉纤维与所述导电填料的质量比为100：(1-900)。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，步骤S2还包括，向所述棉浆中加入偶联剂并分散均匀。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，所述偶联剂为单氨基、双氨基、三氨基、多氨基硅烷偶联剂中的一种或多种。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，所述棉纤维与所述偶联剂的质量比为100：(0-150)。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，步骤S4中，通过平板加压或辊式压延施加压力，压力的大小为1-10MPa。根据本专利技术一个实施例的柔性导电材料制备方法，步骤S3中，利用丝网对混合浆料进行抄造。本专利技术实施例还提供一种柔性导电材料，采用如上所述的柔性导电材料制备方法制备得到。本专利技术实施例提供的柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料，在材料成型的过程中，棉纤维之间相互搭接形成三维的网络结构，而导电填料以物理吸附或者物理交缠的方式分布在棉纤维表面或棉纤维之间，通过真空冷冻干燥并加压成型，使材料中棉纤维之间留有孔隙，增加材料的柔性，可避免常温干燥、加热干燥或真空热干燥等方法中出现的由于棉纤维之间过度交联而产生的柔性降低现象，用该方法制备的柔性导电材料，在液氮温度(-196℃)仍然具有绝佳的柔性，可以弯曲循环10000次而不发生断裂，柔性好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种柔性导电材料制备方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例1所得的柔性导电材料低温(-196℃)弯曲循环10000次电阻随循环次数变化图；图3是本专利技术实施例1所得的柔性导电材料经过预制缺口之后低温(-196℃)弯曲循环3000次电阻随循环次数变化图；图4是本专利技术实施例2所得的柔性导电材料电阻随温度变化图；图5是本专利技术实施例2所得的柔性导电材料低温(-196℃)弯曲循环10000次电阻随循环次数变化图；图6是本专利技术实施例2所得的柔性导电材料经过预制缺口之后低温(-196℃)弯曲循环3000次电阻随循环次数变化图；图7是本专利技术实施例3所得的柔性导电材料低温(-196℃)弯曲循环10000次电阻随循环次数变化图；图8是本专利技术实施例3所得的柔性导电材料经过预制缺口之后低温(-196℃)弯曲循环3000次电阻随循环次数变化图；图9是本专利技术对比例1所得的常温干燥导电材料经过预制缺口之后低温(-196℃)弯曲循环180次电阻随循环次数变化图；图10是本专利技术对比例2所得的聚酰亚胺导电复合材料经过预制缺口之后低温(-196℃)弯曲循环1600次电阻随循环次数变化图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种柔性导电材料制备方法，其包括：步骤S1，将棉纤维经打浆制备成棉浆。棉纤维是用途最为广泛的天然纤维之一，它的主要成分是纤维素，纤维素是D-吡喃葡萄糖环以β-1,4糖苷键连接而成的线性大分子，分子式为(C6H10O5)n。其中，n为聚合度，低则几百，高则上万。纤维素的分子量一般较大，晶化程度也相应较高。纤维素的化学结构中含有很多的羟基，具有较强的亲水性，化学反应活性较好，使其具有化学改性的潜质。另外，棉纤维的中空螺旋结构使其具有优异的柔韧性。纤维素中含有大量的醇羟基官能团，容易形成分子间和分子内氢键，而这种作用力会覆盖一部分羟基对水的亲和作用，使得纤维素不溶于水或难溶于一般的有机溶剂，并且天然棉纤维中纤维素的聚合度在6000-11000之间，分子量较高，纤维长度较长，在水中很难分散均匀，借助于打浆处理，降低纤维长度以便得到均匀的棉纤维分散液。步骤S2，在棉浆中加入定量的导电填料并分散均匀，获得混合浆料。步骤S3，对混合浆料进行抄造，得到棉纤维和导电填料的湿态混合物。步骤S4，将湿态混合物冷冻之后进行真空冷冻干燥，在真空冷冻干燥之后施加压力，获得柔性导电材料。其中，导电填料为片状石墨粉、球状石墨粉、树枝状石墨粉、金纳米线，银纳米线、铜纳米线、石墨烯、还原氧化石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。棉纤维与导电填料的质量比为100：(1-900)。比如，棉纤维和导电填料的质量比为100:1、100:10、100:25或者100:800，当然也可以为100:900或者在100:1和100:900之间的任一比例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性导电材料制备方法，其特征在于，包括步骤：/n步骤S1，将棉纤维经打浆制备成棉浆；/n步骤S2，在所述棉浆中加入定量的导电填料并分散均匀，获得混合浆料；/n步骤S3，对所述混合浆料进行抄造，得到棉纤维和导电填料的湿态混合物；/n步骤S4，将湿态混合物冷冻之后进行真空冷冻干燥，在真空冷冻干燥之后施加压力，获得柔性导电材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性导电材料制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1，将棉纤维经打浆制备成棉浆；
步骤S2，在所述棉浆中加入定量的导电填料并分散均匀，获得混合浆料；
步骤S3，对所述混合浆料进行抄造，得到棉纤维和导电填料的湿态混合物；
步骤S4，将湿态混合物冷冻之后进行真空冷冻干燥，在真空冷冻干燥之后施加压力，获得柔性导电材料。


2.根据权利要求1所述的柔性导电材料制备方法，其特征在于，所述导电填料为片状石墨粉、球状石墨粉、树枝状石墨粉、金纳米线，银纳米线、铜纳米线、石墨烯、还原氧化石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的柔性导电材料制备方法，其特征在于，所述棉纤维与所述导电填料的质量比为100：(1-900)。


4.根据权利要求1所述的柔性导电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦，黄贵文，李娜，肖红梅，刘玉，渠成兵，马俊丽，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11