【技术实现步骤摘要】
一种三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于导电高分子复合材料
,具体涉及一种三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]目前,关于可穿戴式医疗设备的研究通常建立在传统导电材料(如碳材料和金属材料等)和器件结构设计的基础之上,通过小型化、薄膜化和分散设计使其实现一定的形变、折叠或可拉伸能力。然而常规电子材料的杨氏模量高达109pa,人体内大多数组织(除骨骼与软骨之外)表现出较低的杨氏模量,约为103~108pa。通过对材料改性和结构设计很难真正意义上克服传统功能材料硬而脆的缺点,一旦发生较大形变将导致器件损坏,并且容易对人体造成损害。因此,需要设计并实现一种具有高导电性的可延展材料,以适应人们对医疗电子设备的要求。
[0003]导电聚合物具有优良的机械、电气、光电和热电等特性。与其他导电聚合物相比,聚(3,4亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)具有电导率可调、生物相容性好、在高温空气中稳定性和耐湿性好的特点。相比于软弹性体(如PDMS,其杨氏模量为1MPa
‑
10MPa),纯PEDOT:PSS水凝胶在去离子水中表现出更小的杨氏模量,在1MPa
‑
5MPa。碳纳米纸内部具有三维结构的碳纳米管(CNT)导电网络,具有优异的导电性能,但拉伸性和循环稳定性相对差。将PEDOT:PSS和碳纳米纸结合,优势互补,可制备具高灵敏度和拉伸性的可延展柔性材料。
[0004 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料制备方法,其特征在于包括:用电化学法在碳纳米纸上沉积铜,再正电位
‑
负电位交叉施加,使金属铜氧化成Cu
2+
,在Cu
2+
的作用下,PEDOT:PSS发生凝胶化,沉积粘附在碳纳米纸上,形成三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.铜在碳纳米纸上的电化学沉积:采用三电极体系,碳纳米纸为工作电极、Ag/AgCl为参比电极、铂丝电极为对电极,CuSO4、H2SO4混合液为电解液,将所述三种电极浸入所述电解液中,恒流在碳纳米纸上沉积铜;S2.PEDOT:PSS的电化学沉积:采用三电极体系,将沉积了铜的碳纳米纸洗涤干燥后用作工作电极,Ag/AgCl电极作为参比电极,铂丝电极作为对电极,PEDOT:PSS溶液为电解液,将所述三种电极浸入PEDOT:PSS电解液中,施加正电压0.5V
‑
0.8V保持400s
‑
900s,使铜氧化为Cu
2+
,在Cu
2+
作用下PEDOT:PSS电凝胶涂层生成,再施加
‑
0.1V
‑‑
0.2V负电压保持100s
‑
300s和施加0.5V
‑
0.8V的正电压保持1s
‑
10s,负
‑
正电压交叉施加反复3
‑
5次,使PEDOT:PSS电凝胶及Cu
2+
在电场作用下向工作电极表面靠近;S3.重复S27
‑
12次使得PEDOT:PSS凝胶充分沉积;S4.将表面沉积了PEDOT:PSS凝胶的碳纳米纸干燥后放入磷酸盐缓冲液中进行离子置换;S5.离子置换后洗涤干燥得到三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料。3.根据权利要求2所述的三维PEDOT:PSS凝胶碳纳米复合材料制备方法,其特征在于:S1中电解液为0.05mol/L
‑
0.2mol/L的CuSO4和0.1mol/L的...
【专利技术属性】
技术研发人员:王怡东,章浩伟,陈明慧,孙力,
申请(专利权)人:苏州固韧纳米材料技术有限公司,
类型:发明
国别省市:
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