CN106883586A - 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子 - Google Patents

一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子 Download PDF

Info

Publication number
CN106883586A
CN106883586A CN201710036126.8A CN201710036126A CN106883586A CN 106883586 A CN106883586 A CN 106883586A CN 201710036126 A CN201710036126 A CN 201710036126A CN 106883586 A CN106883586 A CN 106883586A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive material
nano
hybridized nanometer
adjustable type
nanometer conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710036126.8A
Other languages
English (en)
Inventor
罗洪盛
王华权
周兴东
张怡杭
易国斌
李洁仪
曾琳惠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201710036126.8A priority Critical patent/CN106883586A/zh
Publication of CN106883586A publication Critical patent/CN106883586A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/013—Additives applied to the surface of polymers or polymer particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1‑5份和形状记忆高分子基底材料95‑99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料，所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种，所述金属纳米线的线长为20‑30μm，直径为60‑70nm，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5‑30％。本发明公开了的可调型应变传感高分子解决了纳米银线导电高分子复合材料的导电性不稳定性、不可逆性和应变响应区间小，导电网络容易被破坏等缺陷。

Description

一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子
技术领域
本发明涉及一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，属于高分子复合材料领域和纳米导电材料领域。
背景技术
高分子导电材料，是导电材料一种重要的类型，指具有的导电性能能够接近金属或者半导体，电导率在10-6S/cm以上的一类聚合物材料。最早在1977年，美国科学家黑格(A.J.Heeger)、麦克迪尔德(A.G.MacDiarmid)和日本的白川英树(H.Shirakawa)三位科学家研究发现，通过在聚乙炔中掺杂碘后，有机高分子具有了金属一般的导电性能。从此导电高分子材料的研究开启了历史新的一页。与金属材料相比较下,高分子导电材料因其独特的结构和物理化学性质，拥有低密度,耐腐蚀，生产成本低,可加工性强等优点，使其在隐身技术、电子显示器、抗静电涂层、超级电容器、电磁屏蔽、生物医药、传感器等方面得到广泛应用。
目前导电高分子材料研究和应用大部分的类型是复合型导电高分子材料。复合型导电高分子材料，是以高分子为基体，然后再添加一定量的导电性物质(如碳纳米材料、金属纳米材料、金属氧化物、金属粉末，金属纤维，碳纤维)后，通过分散复合或者层积复合、表面层状复合等方式制备得到。如中国专利CN 105254993 A公开发明了一种导电高分子材料及其制备方法，用这种方法制备的导电高分子材料的，解决导电性能与加工性能、力学性能相互矛盾的技术缺陷，其中以碳纳米管作为一维纳米材料作为“桥梁”将导电金属填料相互连接起来,可有效提高导电高分子的导电能力、热稳定性和力学性能等。中国专利CN104842568 A公开发明了一种导电高分子的制备方法，解决现有技术中复合型导电高分子材料的制备方法导电填料用量大、成本较高的技术问题,进一步提高导电高分子材料的导电性能。分散复合法制备过程导电填料用量大，且导电填料存在分散不均，稳定性差，结块团聚容易使材料强度下降等缺点。层积复合制备得到的材料，使用后易产生诸多不便,因而应用领域也受到限制。目前表面复合法被广泛应用制备透明导电薄膜，在纳米金属导电膜表面，如纳米银线、纳米铜线、纳米金线，复合高分子。采用该方法制备得到的导电高分子材料其导电性能优越，渗流阈值低，透光性好，且能增强高分子材料的本身的力学性能。
最近几年，金属纳米银线与高分子表面复合得到的导电高能分子材料越来越引起人们的关注。金属纳米银线在高分子表面能够形成网状致密的导电网络，复合后的导电高分子导电性好，渗流阈值低，透光性好等优点，该类导电高分子材料能够取代铟锡合金氧化物，用于柔性触摸显示屏、太阳能电池、传感器、智能玻璃等领域。但是表面复合了金属纳米银线的导电高分子也存在很多问题，如导电性能不稳定，材料的传感应变响应区间小和灵敏度不可控，在拉伸变形后高分子导电材料的导电网络容易被破坏。由于纳米银线导电网络的连接之间存在较大的接触电阻，当金属纳米银线长期暴露在外部环境下，纳米银线容易被氧化成银的氧化物，导致金属纳米银线导电网络连接之间的接触电阻急剧增大，导电高分子材料的导电性大幅度降低。纳米银线单一的导电网络，表面复合纳米银线的导电高分子材料在拉伸过程中纳米银线的导电网络连接易分离，导致纳米银线之间的接触电阻增大，导电材料的导电网络不可逆性。导电高分子的导电性会大幅度下降，甚至被破坏。导电材料的传感应变响应区间小，这极大的限制了导电高分子材料在传感领域的应用。
目前，金属纳米银线导电高分子复合材料的应用在逐步扩大，但是目前存导电性能不稳定、应变响应区间小、灵敏度不可调节和导电网络容易被破坏的问题，如何解决这些问题是目前该领域研究的重点和热点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，以解决纳米银线导电高分子复合材料，其导电性不稳定性、不可逆性和应变响应区间小，导电网络容易被破坏等缺陷。
本发明所采用的技术方案：一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1-5份和形状记忆高分子基底材料95-99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
优选的，所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种。
优选的，所述金属纳米线的线长为20-30μm，直径为60-70nm。
优选的，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种。
优选的，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5-30％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70-95％。
优选的，所述杂化纳米导电材料的厚度为10-20μm。
优选的，所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种。
优选的，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为200-250mg，厚度为30-40μm。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以金属纳米线为主要导电网络骨架，加入纳米碳材料，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将形状记忆高分子基底材料溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的形状记忆高分子基底材料溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将金属纳米线加入纳米碳材料物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声5-10分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1-2小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂或旋涂在玻璃基底上，在50-60℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将形状记忆高分子加入到有机溶液中，在油浴或者水浴锅中加热搅拌，加热温度范围为50℃-80℃，磁力搅拌时间为12-24小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱50℃-70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在40℃-60℃下干燥12-24小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇中的一种；
所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺或者是四氢呋喃中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明该方法的制备过程简单，易操作，且原材料的选择性多样；(2)本发明制备得到具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子不但拥有良好的导电性能和稳定性，更重要的是其应变响应区间大大的提高和灵敏度可调控，同时以形状记忆高分子为基底材料，还能够提升导电高分子材料材料的延展性和可逆性等；(3)具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子能够作为稳定且可调控的传感材料，使用过程中具有较好的稳定性，可以通过调节材料纳米导电网络的不同组分来改变材料的应变响应区间，调节传感的器的灵敏度；(4)本发明把形状记忆高分子材料作为传感材料的基底，在表面复合杂化的纳米导电网络，制备得到一种全新的可调节响应区间和灵敏度的导电高分子纳米复合材料。
附图说明
图1为本发明一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备工艺流程示意图。
图2是在扫描电镜下观察得到杂化纳米导电材料物理共混后形成的导电膜的微观形貌的示意图。
图3是纳米银线：纳米碳材料为10:0、3:7、1:9、0:10杂化比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的电阻变化率-应变曲线图。
图4是金属纳米线：碳纳米管为3:7比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子在周期循环的应变传感过程电阻率变化示意图，图中电阻变化率的计算公式为：(R-R0)/R0其中R为导电高分子拉伸变化过程中的瞬时电阻，R0为导电高分子的初始电阻。
图5是金属纳米线：碳纳米管为1:9比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子在周期循环的应变传感过程电阻率变化示意图，图中电阻变化率的计算公式为：(R-R0)/R0其中R为导电高分子拉伸变化过程中的瞬时电阻，R0为导电高分子的初始电阻。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1-5份和形状记忆高分子基底材料95-99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
在本发明的具体技术方案中，所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种，所述金属纳米线的线长为20-30μm，直径为60-70nm，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5-30％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70-95％。
在本发明的具体技术方案中，所述杂化纳米导电材料的厚度为10-20μm，所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为200-250mg，厚度为30-40μm。
如图一所示，一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以金属纳米线为主要导电网络骨架，加入纳米碳材料，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将形状记忆高分子基底材料溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的形状记忆高分子基底材料溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将金属纳米线加入纳米碳材料物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声5-10分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1-2小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂或旋涂在玻璃基底上，在50-60℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将形状记忆高分分子加入到有机溶液中，在油浴或者水浴锅中加热搅拌，加热温度范围为50℃-80℃，磁力搅拌时间为12-24小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱50℃-70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在40℃-60℃下干燥12-24小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇中的一种；
所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺或者是四氢呋喃中的一种。
图2是在扫描电镜下观察得到杂化纳米导电材料物理共混后形成的导电膜的微观形貌，碳纳米管纠缠在纳米银线中间，两种纳米材料形成杂化导电网络。
图3是纳米银线：纳米碳材料为10:0、3:7、1:9、0:10杂化比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的电阻变化率-应变曲线图，杂化纳米导电材料组分发生变化，随着纳米碳材料比重增加，传感灵敏度变小，材料响应区间增大。
图4是金属纳米线：碳纳米管为3:7比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子在周期循环的应变传感过程电阻率变化示意图。
图5是金属纳米线：碳纳米管为1:9比例时的具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子在周期循环的应变传感过程电阻率变化示意图。
图4和图5不同比重的杂化纳米导电材料在同等5％循环往复拉伸，材料的电阻率有不同程度变化，随着纳米碳材料比重增加，材料的应变灵敏度下降。其中电阻变化率的计算公式为：(R-R0)/R0其中R为导电高分子拉伸变化过程中的瞬时电阻，R0为导电高分子的初始电阻。
实施例一
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1份和形状记忆高分子基底材料99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
在本发明的具体技术方案中，所述金属纳米线为银纳米线，所述金属纳米线的线长为20μm，直径为60nm，所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管，所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为95％。
在本发明的具体技术方案中，所述杂化纳米导电材料的厚度为10μm，所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为200mg，厚度为30μm。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以银纳米线为主要导电网络骨架，加入多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将高弹性聚氨酯溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的高弹性聚氨酯溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将银纳米线加入多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声5分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂在玻璃基底上，在50℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将高弹性聚氨酯加入到有机溶液中，在油浴中加热搅拌，加热温度范围为50℃-80℃，磁力搅拌时间为12小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱50℃-70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在40℃-60℃下干燥12小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为甲醇；
所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基乙酰胺。
实施例二
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料5份和形状记忆高分子基底材料95份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
在本发明的具体技术方案中，所述金属纳米线为铜纳米线，所述铜纳米线的线长为30μm，直径为70nm，所述纳米碳材料为氧化石墨烯，所述铜纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为30％，所述氧化石墨烯占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70％。
在本发明的具体技术方案中，所述杂化纳米导电材料的厚度为20μm，所述形状记忆高分子基底材料为聚酯，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为250mg，厚度为40μm。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以铜纳米线为主要导电网络骨架，加入氧化石墨烯，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将聚酯溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的聚酯溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将铜纳米线加入氧化石墨烯物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声10分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为2小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂在玻璃基底上，在60℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将聚酯加入到有机溶液中，在油浴中加热搅拌，加热温度范围为80℃，磁力搅拌时间为24小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在60℃下干燥24小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为乙醇；
所述有机溶液的溶剂为二甲基亚砜。
实施例三
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料3份和形状记忆高分子基底材料97份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
在本发明的具体技术方案中，所述金属纳米线为金纳米线，所述金纳米线的线长为25μm，直径为65nm，所述纳米碳材料为还原的氧化石墨烯，所述金纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为17％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为83％。
在本发明的具体技术方案中，所述杂化纳米导电材料的厚度为15μm，所述形状记忆高分子基底材料为苯乙烯-丁二烯共聚物，所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为225mg，厚度为35μm。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，以金纳米线为主要导电网络骨架，加入还原的氧化石墨烯，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将苯乙烯-丁二烯共聚物溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的苯乙烯-丁二烯共聚物溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，具体为，将金纳米线加入还原的氧化石墨烯物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声8分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1.5小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂在玻璃基底上，在55℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将苯乙烯-丁二烯共聚物加入到有机溶液中，在水浴锅中加热搅拌，加热温度范围为70℃，磁力搅拌时间为18小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱60℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在50℃下干燥18小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为异丙醇；
所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基甲酰胺。
实施例四
取纳米银线的乙醇溶液3ml(浓度1mg/ml)和多壁碳纳米管的乙醇溶液0.7ml(浓度10mg/ml),然后将两溶液间歇性超声共混30min，得到均匀的混合溶液。将混合均匀的溶液滴涂玻璃基底上，自然烘干形成杂化的致密的导电膜。将5g的聚氨酯高分子溶解在50ml的N，N二甲基乙酰胺里面，在油浴温度80℃下搅拌12小时，得到高分子溶液。取2ml的高分子溶液均匀地铺展在杂化导电膜上，在烘箱70℃中干燥12小时，最后继续在60℃下真空干燥24小时，得到具有纳米银线和多壁碳纳米管(质量比为3:7)的可调型应变传感高分子。
本实施例的杂化导电网络的可调型应变传感高分子的尺寸大小30mm*5mm，在室温下100％拉伸，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻变化率为125％。在室温下20％应变来回拉伸，十个周期循环，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻率在3％以内变化。
实施例五
取纳米银线的乙醇溶液1ml(浓度1mg/ml)和多壁碳纳米管的乙醇溶液0.9ml(浓度10mg/ml),然后将两溶液间歇性超声共混30min，得到均匀的混合溶液。将混合均匀的溶液滴涂玻璃基底上，自然烘干形成杂化的致密的导电膜。将5g的聚氨酯高分子溶解在50ml的N，N二甲基乙酰胺里面，在油浴温度80℃下搅拌12小时，得到高分子溶液。取2ml的高分子溶液均匀地铺展在杂化导电膜上，在烘箱70℃中干燥12小时，最后继续在60℃下真空干燥24小时，得到具有纳米银线和多壁碳纳米管(质量比为1:9)的杂化导电网络的可调型应变传感高分子材料。
本实施例的杂化导电网络的可调型应变传感高分子材料的尺寸大小为30mm*5mm，在室温下100％拉伸，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻变化率为74％。在室温下20％应变来回拉伸，十个周期循环，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻率在1％以内变化。
实施例六
取纳米银线的乙醇溶液3ml(浓度1mg/ml)，将溶液滴涂玻璃基底上，自然烘干形成杂化的致密的导电膜。将5g的聚氨酯高分子溶解在50ml的N，N二甲基乙酰胺里面，在油浴温度80℃下搅拌12小时，得到高分子溶液。取2ml的高分子溶液均匀地铺展在杂化导电膜上，在烘箱70℃中干燥12小时，最后继续在60℃下真空干燥24小时，得到单一的纳米银线导电网络的可调型应变传感高分子材料。
本实施例的杂化导电网络的可调型应变传感高分子材料的尺寸大小为30mm*5mm，在室温下100％拉伸，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻变化率为15200％。
实施例七
取多壁碳纳米管的乙醇溶液1ml(浓度10mg/ml),将溶液滴涂玻璃基底上，自然烘干形成杂化的致密的导电膜。将5g的聚氨酯高分子溶解在50ml的N，N二甲基乙酰胺里面，在油浴温度80℃下搅拌12小时，得到高分子溶液。取2ml的高分子溶液均匀地铺展在杂化导电膜上，在烘箱70℃中干燥12小时，最后继续在60℃下真空干燥24小时，得到单一的多壁碳纳米管电网络的可调型应变传感高分子材料。
本实施例的杂化导电网络的可调型应变传感高分子材料的尺寸大小为30mm*5mm，在室温下100％拉伸，具有杂化导电网络的高分子导电材料的电阻变化率为19％。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：主要由以下重量份的组分组成：杂化纳米导电材料1-5份和形状记忆高分子基底材料95-99份，所述杂化纳米导电材料包括金属纳米线和纳米碳材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线为银纳米线、铜纳米线、金纳米线或者核壳型的铜线外包银线中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线的线长为20-30μm，直径为60-70nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述纳米碳材料为多壁的碳纳米管和单壁的碳纳米管、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述金属纳米线占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为5-30％，所述纳米碳材料占所述杂化纳米导电材料的质量百分比为70-95％。
6.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述杂化纳米导电材料的厚度为10-20μm。
7.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述形状记忆高分子基底材料为高弹性聚氨酯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或多种
8.根据权利要求1所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子，其特征在于：所述形状记忆高分子基底材料的质量范围为200-250mg，厚度为30-40μm。
9.根据权利要求1-8所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，其特征在于：以金属纳米线为主要导电网络骨架，加入纳米碳材料，物理共混得到杂化纳米导电材料，将杂化纳米导电材料滴涂在基底上形成导电膜，再将形状记忆高分子基底材料溶液滴涂在导电膜上，除去导电膜上的形状记忆高分子基底材料溶液的溶剂后以制得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子。
10.根据权利要求9所述的一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子的制备方法，其特征在于：具体为，将金属纳米线加入纳米碳材料物理共混后得到混合溶液，将所述混合溶液在超声波下间歇超声5-10分钟，然后在室温下搅拌均匀，搅拌时间为1-2小时，然后将混合均匀的混合溶液滴涂或旋涂在玻璃基底上，在50-60℃烘干得到一层致密的杂化纳米导电材料；
具体为，将形状记忆材料高分子加入到有机溶液中，在油浴或者水浴锅中加热搅拌，加热温度范围为50℃-80℃，磁力搅拌时间为12-24小时，得到形状记忆高分子基底材料，将形状记忆高分子基底材料均匀地铺展在杂化纳米导电材料表面，在烘箱50℃-70℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在40℃-60℃下干燥12-24小时，获得具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子；
所述的金属纳米线、纳米碳材料的溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇中的一种；
所述有机溶液的溶剂为N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺或者是四氢呋喃中的一种。
CN201710036126.8A 2017-01-17 2017-01-17 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子 Pending CN106883586A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710036126.8A CN106883586A (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710036126.8A CN106883586A (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106883586A true CN106883586A (zh) 2017-06-23

Family

ID=59175839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710036126.8A Pending CN106883586A (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106883586A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108530657A (zh) * 2018-02-27 2018-09-14 广东工业大学 一种具有自愈合和超疏防水性能的高灵敏应变传感高分子及其制备方法
CN108562219A (zh) * 2018-03-23 2018-09-21 南京邮电大学 一种柔性应变传感器及其制备方法与应用
CN108659539A (zh) * 2018-05-21 2018-10-16 哈尔滨工业大学 一种拉敏型柔性传感材料制备方法与监测混凝土变形和裂缝的应用
CN109163827A (zh) * 2018-07-23 2019-01-08 深圳大学 一种压力传感器的制备方法
CN109912960A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 常州大学 一种高导电拉伸应变响应材料的制备方法
CN110863352A (zh) * 2019-11-29 2020-03-06 合肥工业大学 一种基于双组份聚氨酯线的高可拉伸柔性应变传感器及其制备方法
CN112349449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种透明导电涂层及其制备方法和应用
CN114799190A (zh) * 2022-06-20 2022-07-29 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 一种金纳米棒薄膜及其合成方法
WO2022239633A1 (ja) * 2021-05-08 2022-11-17 国立研究開発法人物質・材料研究機構 複合体、その製造方法、及び、それを含む形状記憶部材

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104974500A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 中国科学院理化技术研究所 含金属纳米线和氧化石墨烯的聚合物基导电材料及制法
CN105602201A (zh) * 2016-03-21 2016-05-25 西南科技大学 一种高强度导电高分子纳米复合材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104974500A (zh) * 2015-07-10 2015-10-14 中国科学院理化技术研究所 含金属纳米线和氧化石墨烯的聚合物基导电材料及制法
CN105602201A (zh) * 2016-03-21 2016-05-25 西南科技大学 一种高强度导电高分子纳米复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUO HONGSHENG ET AL: ""Shape memory-based tunable resistivity of polymer composites"", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108530657B (zh) * 2018-02-27 2021-03-09 广东工业大学 一种具有自愈合和超疏防水性能的高灵敏应变传感高分子及其制备方法
CN108530657A (zh) * 2018-02-27 2018-09-14 广东工业大学 一种具有自愈合和超疏防水性能的高灵敏应变传感高分子及其制备方法
CN108562219A (zh) * 2018-03-23 2018-09-21 南京邮电大学 一种柔性应变传感器及其制备方法与应用
CN108659539A (zh) * 2018-05-21 2018-10-16 哈尔滨工业大学 一种拉敏型柔性传感材料制备方法与监测混凝土变形和裂缝的应用
CN109163827A (zh) * 2018-07-23 2019-01-08 深圳大学 一种压力传感器的制备方法
CN109163827B (zh) * 2018-07-23 2021-04-20 深圳大学 一种压力传感器的制备方法
CN109912960B (zh) * 2019-03-06 2021-06-22 常州大学 一种高导电拉伸应变响应材料的制备方法
CN109912960A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 常州大学 一种高导电拉伸应变响应材料的制备方法
CN110863352A (zh) * 2019-11-29 2020-03-06 合肥工业大学 一种基于双组份聚氨酯线的高可拉伸柔性应变传感器及其制备方法
CN110863352B (zh) * 2019-11-29 2021-12-14 合肥工业大学 一种基于双组份聚氨酯线的高可拉伸柔性应变传感器及其制备方法
CN112349449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种透明导电涂层及其制备方法和应用
WO2022239633A1 (ja) * 2021-05-08 2022-11-17 国立研究開発法人物質・材料研究機構 複合体、その製造方法、及び、それを含む形状記憶部材
CN114799190A (zh) * 2022-06-20 2022-07-29 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 一种金纳米棒薄膜及其合成方法
CN114799190B (zh) * 2022-06-20 2023-04-28 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 一种金纳米棒薄膜及其合成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106883586A (zh) 一种具有杂化纳米导电材料的可调型应变传感高分子
Cao et al. MXene‐reinforced cellulose nanofibril inks for 3D‐printed smart fibres and textiles
Yu et al. Wearable temperature sensors with enhanced sensitivity by engineering microcrack morphology in PEDOT: PSS–PDMS sensors
Sadi et al. Direct screen printing of single-faced conductive cotton fabrics for strain sensing, electrical heating and color changing
Cui et al. Highly stretchable, electrically conductive textiles fabricated from silver nanowires and cupro fabrics using a simple dipping-drying method
Yan et al. Highly elastic and transparent multiwalled carbon nanotube/polydimethylsiloxane bilayer films as electric heating materials
Zhao et al. Percolation threshold-inspired design of hierarchical multiscale hybrid architectures based on carbon nanotubes and silver nanoparticles for stretchable and printable electronics
Lv et al. Ultra-stretchable membrane with high electrical and thermal conductivity via electrospinning and in-situ nanosilver deposition
CN106674998A (zh) 一种基于形状记忆的多重刺激传感导电高分子材料及其制备方法以及应用
Losaria et al. A highly stretchable large strain sensor based on PEDOT–thermoplastic polyurethane hybrid prepared via in situ vapor phase polymerization
Hu et al. Design and construction of deformable heaters: materials, structure, and applications
Liao et al. Screen-printed high-performance flexible electrothermal films based on three-dimensional intercalation graphene nanosheets/MWCNT/carbon black composite
Seok Jo et al. Transparent body-attachable multifunctional pressure, thermal, and proximity sensor and heater
Zhou et al. Multi-walled carbon nanotubes functionalized silk fabrics for mechanical sensors and heating materials
CN108624054B (zh) 一种磁场调控的透明导电复合物及其制备方法
CN112127147B (zh) 多功能导电纱线及其制备和在柔性可穿戴电子织物中的应用
Wang et al. A flexible and stretchable polypyrrole/knitted cotton for electrothermal heater
KR101613503B1 (ko) 발열용 페이스트 조성물 및 그 제조방법
Pattanarat et al. Wash-durable conductive yarn with ethylene glycol-treated PEDOT: PSS for wearable electric heaters
He et al. Surface functionalization of Ag/polypyrrole-coated cotton fabric by in situ polymerization and magnetron sputtering
CN109181498A (zh) 电子产品用环保涂料
Liu et al. Highly stretchable and sensitive SBS/Gr/CNTs fibers with hierarchical structure for strain sensors
Alamer et al. Preparation and characterization of multi-walled carbon nanotubes-filled cotton fabrics
CN107501898A (zh) 一种具有异质双开关的导电型形状记忆高分子复合材料及其制备方法和应用
Zhang et al. A novel flexible silver heater fabricated by a solution-based polyimide metalization and inkjet-printed carbon masking technique

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170623