对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法技术

一种对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法。所述材料内部具有双层导电网络，内层由导电高分子组成，外层由石墨烯薄膜组成。所述材料的导电性能对应变不敏感，在拉伸应变为30％、50％和80％时，电阻变化率分别为3.2％、5.3％和12.3％。所述材料对温度变化不敏感，当材料温度由25℃升高至60℃、120℃和160℃时，电阻变化率分别为1.5％、1.6％和2.1％；当材料温度由25℃降低至‑40℃时，电阻变化率为‑2.5％。本发明专利技术制备的以聚(3，4‑乙烯二氧噻吩)‑聚苯乙烯磺酸和石墨烯薄膜分别为内层与外层导电材料的双层导电网络、以PDMS为柔性高分子基体的柔性导电复合材料，表现出了对应变和温度双重不敏感的特性。本发明专利技术开拓了柔性导电复合材料的新结构，为柔性导电复合材料的多功能应用打开了新的大门。

【技术实现步骤摘要】
对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法
本专利技术涉及导电材料领域，涉及一种对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法。
技术介绍
随着社会的进步与科技的发展，满足全天侯使用要求的柔性可穿戴电子器件逐渐成为研究热门。这要求柔性导电材料的导电性能不受形变干扰，且能在较宽的温度区间保持稳定。近年来，已有大量研究针对开发导电性能对应变不敏感的导电材料。其中，通过预先构建好三维石墨烯网络，随后采用聚合物回填的方法是制备高性能应变不敏感柔性导电复合材料的代表性工艺，并已得到成功应用。目前，对柔性可伸缩导电材料的温度不敏感特性的研究，并未取得较大的进展。当材料温度变化时，现有的柔性可伸缩导电复合材料的电导率发生明显变化，原因主要有两点。其一，柔性高分子基体和石墨烯等导电材料具有较大的热膨胀系数差，在材料温度升高或降低时，基体发生明显的膨胀或收缩，在宏观层面上表现为复合材料发生拉伸或压缩形变；而石墨烯等导电材料膨胀或收缩率低，导致导电网络在基体膨胀或收缩过程中产生一定应变，从而影响基体内部导电网络接触位点的数量，进而直接影响复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述材料具有双层导电网络，内层由导电高分子组成，外层由石墨烯薄膜组成；所述材料制备步骤如下：/n(1)利用化学气相沉积法，在高面密度、波浪状镍泡沫表面生长石墨烯薄膜，得到波浪状镍/石墨烯泡沫；/n(2)将上述得到的波浪状镍/石墨烯泡沫放置在制样架上，滴涂高弹性高分子聚合物前驱液，悬空固化，得到波浪状镍/石墨烯/高分子导电复合材料；/n(3)将上述得到的波浪状镍/石墨烯/高分子复合材料放置入特定溶液中，除去内部的金属镍，得到具有空管结构的波浪状石墨烯/高分子导电复合材料；/n(4)将步骤(3)中得到的所述材料放置入导电高分子...

【技术特征摘要】
1.一种对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述材料具有双层导电网络，内层由导电高分子组成，外层由石墨烯薄膜组成；所述材料制备步骤如下：
(1)利用化学气相沉积法，在高面密度、波浪状镍泡沫表面生长石墨烯薄膜，得到波浪状镍/石墨烯泡沫；
(2)将上述得到的波浪状镍/石墨烯泡沫放置在制样架上，滴涂高弹性高分子聚合物前驱液，悬空固化，得到波浪状镍/石墨烯/高分子导电复合材料；
(3)将上述得到的波浪状镍/石墨烯/高分子复合材料放置入特定溶液中，除去内部的金属镍，得到具有空管结构的波浪状石墨烯/高分子导电复合材料；
(4)将步骤(3)中得到的所述材料放置入导电高分子溶液中，真空辅助导电高分子溶液进入石墨烯泡沫骨架空管内部，随后用去离子水清洗多次，溶剂挥发后导电高分子在石墨烯泡沫骨架内壁成膜，得到导电高分子/石墨烯/高分子复合材料。


2.如权利要求1所述的对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的化学气相沉积工艺中，碳源为甲烷气体，流速为27-31sccm，保持甲烷气体在总气体中的体积分数为3.8-4.2％；石墨烯的生长温度为980-1020℃，生长时间为18-22分钟。


3.如权利要求1所述的对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所选择的高分子包括所有可液态成型或浇铸成型的高弹性高分子聚合物材料，高分子前驱体包括但不限于硅橡胶、橡胶、聚氨酯、聚乙烯任何可液态成型或浇铸成型的高分子聚合物材料中的一种或几种不同材料组合所形成的溶液。


4.如权利要求1所述的对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的去除镍骨架过程如下：波浪状镍/石墨烯/高分子复合材料置于4MHCl水溶液中，80℃下直至完全去除金属镍。


5.如权利要求1所述的对应变和温度双重不敏感的柔性导电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所选择的导电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)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍英，王雷，姜乃生，李宏福，牛康民，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11