PBONF/CCNT制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
PBO NF/CCNT碳气凝胶薄膜的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于导电复合材料
，涉及一种
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]气凝胶由于超轻
、
多孔的特点，在隔热
、
阻燃
、
保暖领域有着广泛的应用
。
其中，碳气凝胶更是由于其具有优异导电性使其在可穿戴电子设备领域有着巨大的应用潜力
。
气凝胶可由多种材料合成：由无机化合物制备的气凝胶，由于无机粒子之间的相互作用较少，其难以构成独立
、
自支撑且牢固的气凝胶，这使其难以应用于智能可穿戴领域；与之相对，由有机化合物制备的气凝胶，特别是聚合物类的气凝胶往往具有更好的机械性能，但由于其自身的可燃性且耐化学稳定性较差，使其在智能可穿戴领域的应用受到较大的阻碍
。
为了克服上诉限制，需要探寻一种合适的材料以确保气凝胶在可穿戴领域的功能最大化
。
[0003]聚对苯撑苯并二噁唑
(PBO)
纤维作为
21
世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力和模量为
Kevlar
纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能
。
另外，
PBO
纤维还具有低密度
、
电绝缘性及化学稳定性强等优点，已被广泛应用于军事
、
航空航天领域
。/>然而，商品化
PBO
纤维直径约为十几微米，这样的尺寸及固定的形态导致了其在实际应用中的局限性
。
目前，有研究将
PBO
纤维酸解为
PBO
纳米纤维
(PBO NF)
，
PBO NF
仍保持了原有的结构，仍然具有极高的强力
、
阻燃性及化学稳定性
。
基于
PBO NF
的复合材料在实际应用中表现出极好的柔韧性
、
导热性和阻燃性，常在大功率电气设备的热管理中替代金属作为散热材料
。
但是，由于其电绝缘性，很少有研究将其应用于可穿戴电子设备中
。
如果将其与导电材料如羧基化碳纳米管
(CCNT)
结合，构建理想的导电网络，有希望进一步拓宽
PBO NF
的应用领域
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，及该制备方法得到的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]1.
一种
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
[0007]a.
将
PBO
纤维通过混酸溶解为
PBO NF
分散液，将
CCNT
加入到
PBO NF
分散液中，搅拌混合均匀，得到
PBO NF/CCNT
混合分散液；
[0008]b.
采用流延法将
PBO NF/CCNT
混合分散液均匀涂覆在基板上成型，利用异丙醇和去离子水洗去混酸溶液，形成
PBO NF/CCNT
水凝胶；
[0009]c.
将得到的
PBO NF/CCNT
水凝胶进行冷冻干燥，得到
PBO NF/CCNT
气凝胶；
[0010]d.
将
PBO NF/CCNT
气凝胶置于氮气气氛下，在高温下碳化，得到
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜
。
[0011]进一步所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，步骤
a
中，所述的混酸为三
氟乙酸和甲烷磺酸体积比为1‑
1.2:1
的混合溶液
。
[0012]进一步所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，步骤
a
中，所述的
PBO NF
和
CCNT
的质量比为
1:8
‑
9。
[0013]进一步所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，步骤
b
中，所述的异丙醇和去离子水洗涤均为3次以上，直到洗净残余的混酸
。
[0014]进一步所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，步骤
c
中，所述的冷冻干燥温度为
‑
50
‑
52℃
，冷冻干燥时间为
48
‑
50h。
[0015]进一步所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，步骤
d
中，所述的高温碳化温度为
600
‑
1000℃
，碳化时间为
120
‑
125min。
[0016]2.
上述任一项所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法得到的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜
。
[0017]3.PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜在柔性电极中的应用也在本专利技术所保护的范围中
。
[0018]本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术提供的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜具有三维网状多孔结构，显著增加了碳气凝胶薄膜的比表面积；优异的亲水性可使
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜电极与电解质充分接触，有利于电化学性能的提升
。
此外，
PBO NF
和
CCNT
之间的氢键作用和
π
‑
π
相互作用，使得
PBO NF
和
CCNT
之间牢固地结合在一起，结构稳定，使得
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜电极具有优异的循环稳定性
。
附图说明
[0019]为了使本专利技术的目的
、
技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0020]图1为本专利技术实施例1‑5中
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的
SEM
照片，其中
a1
‑
a5
分别为碳化温度在
600℃、700℃、80本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.
将
PBO
纤维通过混酸溶解为
PBO NF
分散液，将
CCNT
加入到
PBO NF
分散液中，搅拌混合均匀，得到
PBO NF/CCNT
混合分散液；
b.
采用流延法将
PBO NF/CCNT
混合分散液均匀涂覆在基板上成型，利用异丙醇和去离子水洗去混酸溶液，形成
PBO NF/CCNT
水凝胶；
c.
将得到的
PBO NF/CCNT
水凝胶进行冷冻干燥，得到
PBO NF/CCNT
气凝胶；
d.
将
PBO NF/CCNT
气凝胶置于氮气气氛下，在高温下碳化，得到
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜
。2.
根据权利要求1所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤
a
中，所述的混酸为三氟乙酸和甲烷磺酸体积比为1‑
1.2:1
的混合溶液
。3.
根据权利要求1所述的
PBO NF/CCNT
碳气凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，安剑，令狐顺，汪涛，张同华，肖珊珊，卜宇凡，张学圆，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：