一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜及其制备方法和应用，属于复合导电织物技术领域。本发明专利技术首先将浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管通过真空泵抽滤在一定尺寸的柔性织物基底，通过控制抽滤时间调整单壁碳纳米管沉积到柔性织物上的厚度，获得单壁碳纳米管/柔性织物复合膜，在单壁碳纳米管/柔性织物复合膜的边缘贴上一定尺寸的铜箔胶带，制得单壁碳纳米管/柔性织物电热膜，在单壁碳纳米管/柔性织物复合膜的表面滴加氯化金溶液，静置一定时间后用纯溶剂冲洗，晾干后即得。氯化金掺杂不仅可以降低碳管之间的肖特基势垒(结电阻)，还能使薄膜致密化，二者共同作用可以提高电热膜的加热性能。用可以提高电热膜的加热性能。用可以提高电热膜的加热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合导电织物
，具体涉及一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电热膜在现代不同
有着广泛的应用，例如柔性加热膜、可穿戴电子产品、热疗垫片等。通常所使用的传统加热器有易老化变脆、加热效率低、体积大、不防水的缺点。单壁碳纳米管由于其优异的光学、电学、热学和机械性能等优势受到了大家的广泛的关注，成为了新一代电热膜材料的候选者。
[0003]单壁碳纳米管电热膜的制备方法通常有喷涂法、刮涂法、旋涂法、溶液抽滤法和浮动化学气相沉积法。在这些方法中湿法工艺涉及复杂的步骤，如分散剂的选择、纯化、长时间超声处理等，这不可避免地会引入新的缺陷导致碳管性能的下降。其中碳管分散的均匀度会影响碳管在滤膜上的均匀度，废液后处理对环境的污染也是大家关注的问题。例如，Han等人利用溶液抽滤法制备了单壁碳纳米管薄膜并制成了电热膜，但电热膜的加热性能不是很理想(Yoon et al.,Adv.Mater.2007,19,4284
–
4287)。主要原因可能是在用溶剂分散单壁碳纳米管过程中，碳纳米管的质量下降并引入了缺陷或者碳管被截短。相反，采用浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管薄膜，由于避免使用溶剂分散碳纳米管可减少环境污染，获得导电性优异，可干法任意转移的薄膜。目前为止，采用浮动催化化学气相沉积法将制备的碳纳米管直接沉积到织物形成电热膜的相关研究还未见报道。

技术实现思路
/>[0004]鉴于此，本专利技术的目的是提供了一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜及其制备方法和应用。本专利技术解决了目前传统金属电热器在经过加热冷却循环后，质地变硬且脆等缺点，此外，本专利技术还为大量废弃的熔喷布拓展了新的回收利用的途径。
[0005]本专利技术目的是通过以下方式实现：
[0006]本专利技术提供一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜的制备方法，主要包括如下步骤：首先将浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管通过真空泵抽滤在一定尺寸的柔性织物基底，通过控制抽滤时间调整单壁碳纳米管沉积到柔性织物上的厚度，获得单壁碳纳米管/柔性织物复合膜，在单壁碳纳米管/柔性织物复合膜的边缘贴上一定尺寸的铜箔胶带，制得单壁碳纳米管/柔性织物电热膜。
[0007]基于上述技术方案，进一步地，所述的单壁碳纳米管/柔性织物复合膜可依据不同的实际需求裁剪成特定的尺寸和形状。
[0008]基于上述技术方案，进一步地，制备的单壁碳纳米管/柔性织物电热膜的尺寸为长：1～4cm，宽：1～3cm，铜箔胶带的尺寸为长：1～3cm，宽1
‑
2mm。
[0009]基于上述技术方案，进一步地，真空泵的抽滤速率为700
±
50sccm，沉积时间为3
‑
8h，滤膜的尺寸为30
‑
200mm(可根据实际的需求调整)，柔性织物包括回收口罩的熔喷布层。
[0010]基于上述技术方案，进一步地，浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管的直径为1.5～2.1nm，管束直径为1.5～40nm，管束长度为5～45μm。
[0011]基于上述技术方案，进一步地，在单壁碳纳米管/柔性织物复合膜的表面滴加氯化金溶液，静置一定时间后用纯溶剂冲洗，晾干后即得。
[0012]基于上述技术方案，进一步地，氯化金原料的纯度为＞99.9％，配制氯化金的溶剂为乙腈、乙醇和异丙醇中的一种或两种以上的混合溶剂，氯化金溶液浓度为10～50mmol/L。
[0013]基于上述技术方案，进一步地，滴涂氯化金溶液的量为0.1～0.4mL，静置时间为2～5min。
[0014]基于上述技术方案，进一步地，在铜箔胶带和单壁碳纳米管交接位置喷涂上一条带状的导电银漆，目的为了提高加热膜和电极的接触。
[0015]本专利技术另一方面提供上述制备方法得到的单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜。
[0016]本专利技术还提供上述的单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜在电加热或/和电磁屏蔽设备中的应用。
[0017]基于上述技术方案，进一步地，电加热或/和电磁屏蔽设备包括热理疗垫和可穿戴电子产品。
[0018]本专利技术相对于现有技术具有的有益效果如下：
[0019]1.本专利技术采用浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管薄膜具有质量高，导电性好的特点，获得的单壁碳纳米管薄膜具有厚度可调，能够在无粘结剂下，靠静电吸引、表面形态以及孔隙填充、真空抽滤与熔喷布紧紧粘连，具有环保无污染特点。
[0020]2.本专利技术使用氯化金掺杂操作简单，耗时短，通过掺杂的方法显著提高薄膜的导电性，进一步提高其电热性能，氯化金掺杂不仅可以降低碳管之间的肖特基势垒(结电阻)，还能使薄膜致密化，二者共同作用可以提高电热膜的加热性能。
[0021]3.本专利技术获得的单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜具有良好的机械柔性、耐水洗、EMI特性。
[0022]4.本专利技术使用的滤膜为口罩熔喷布层，真正做到了资源的回收再利用。
[0023]5.本专利技术的单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜具有低压高温优点。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
[0025]图1为不同沉积时间的单壁碳纳米管/熔喷布复合电热膜的光学图像(a)及其在5V下的温度
‑
时间图(b)；
[0026]图2为实施例1中沉积在熔喷布上的单壁碳纳米管的扫描电子显微镜图像；
[0027]图3为在不同沉积时间下原始和AuCl3掺杂的单壁碳纳米管/熔喷布复合电热膜的面电阻；
[0028]图4为实施例2中原始和掺杂的单壁碳纳米管/熔喷布复合电热膜在8.2～12.4GHz频率范围内的总电磁干扰SE(a)以及通过反射和吸收的平均EMI SE(b)。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本专利技术的保护范围。
[0030]本实施例中采用了四探针测试电热熔喷布的面电阻，采用红外热象仪测试电热膜的温度，矢量网络分析仪测试电磁屏蔽性能。
[0031]实施例1：
[0032]采用浮动催化化学气相沉积法制备单壁碳纳米管，在出口处用真空泵抽滤碳纳米管直接沉积至熔喷布上，真空泵的抽滤速率为680sccm，滤膜的直径为47mm，抽滤时间为3h。随即将单壁碳纳米管/熔喷布裁剪成2
×
3cm2的尺寸，在边缘粘贴0.2
×
2cm2的铜箔胶带，见图1(a)。本专利技术可调控薄膜的厚度，即透光率。当外加电压为5V时，单壁碳纳米管/熔喷布电热膜表面温度可以达到～37℃，见图1(b)。单壁碳纳米管/熔喷布电热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单壁碳纳米管/柔性织物复合电热膜的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：首先将浮动催化化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管通过真空泵抽滤在一定尺寸的柔性织物基底，通过控制抽滤时间调整单壁碳纳米管沉积到柔性织物上的厚度，获得单壁碳纳米管/柔性织物复合膜，在单壁碳纳米管/柔性织物复合膜的边缘贴上一定尺寸的铜箔胶带，制得单壁碳纳米管/柔性织物电热膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的单壁碳纳米管/柔性织物电热膜的尺寸为长：1～4cm，宽：1～3cm，铜箔胶带的尺寸为长：1～3cm，宽1
‑
2mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，真空泵的抽滤速率为700
±
50sccm，沉积时间为3
‑
8h，滤膜的尺寸为30
‑
200mm，柔性织物包括回收口罩的熔喷布层。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，浮动催化化学气相沉积法制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖永平，刘晨，张钊，曹俊，陈晓阳，王心灵，陈思雨，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：