CN107103966A - 一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆 - Google Patents

一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆及其制备方法。该纳米电缆由银纳米线分散液和PVDF溶液配成的纺丝前驱液直接静电纺丝制得，纺丝过程采用金属毛细管作为纺丝喷头，所述的纳米电缆的导电内芯由聚集分布于纳米电缆中心的银纳米线组成，所述银纳米线平行于纳米电缆轴向方向排布，聚偏氟乙烯包裹在银纳米线做成的导电内芯外部形成纳米电缆的外部壳体。该纳米电缆的制备方法简单、快捷，易于大规模生产，且具有较高的电导率和良好的热稳定性，在纳米电子器件中具有较好的应用前景。

Description

一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆及其制备方法。
背景技术
纳米电缆材料因其独特的光学性能、电学性能、磁学性能及几何结构而成为当今纳米材料研究领域的热点和重点。纳米电缆是指外部壳体和芯部纳米线是同轴的，芯部为半导体或导体的纳米线，外层包覆着异质壳体。这类材料由于其独特的结构特点，因而具有丰富的科学内涵，在纳米器件的研究开发中占有重要的地位。制备纳米电缆材料的研究对于扩大纳米材料的应用范围，以及开拓纳米材料的新性能具有十分重要的意义。中国专利(CN106082166A)公开了一种金属硫化物包覆单壁碳纳米管纳米电缆及其合成方法，采用化学气相沉积(CVD)热反应法的方式原位制备纳米电缆；中国专利(CN105632585A)公开了一种SiC@SiO2同轴纳米电缆及其制备方法；中国专利(CN105155002A)公开了一种具有导电磁性吸附三功能纳米电缆及其制备方法。纳米电缆的合成方法主要有水热法、模版法、溶胶凝胶法、静电纺丝法等。其中静电纺丝法被认为是一种简单有效的，可以较大规模制备均匀、连续的一维纳米纤维的方法，是目前制备纳米纤维最热门的技术之一，以其加工设备简单、原料来源广泛、纺丝工艺可控等诸多优点，受到国内外广泛研究与报道，其制备微纳米纤维的直径可从几个纳米到几个微米之间。尽管静电纺丝的方法制备纳米电缆相较于其他方法较为简单，但是，常规的静电纺丝法制备核壳结构的纳米电缆需要配置两种不同的纺丝前驱液(一种为制备纳米电缆内芯的含有导电材料的纺丝前驱液，另一种为制备外部壳体的含壳体绝缘高分子材料的纺丝前驱液)，同时需要采用特殊的同轴针头和储液装置进行电纺，这种同轴电纺的过程纺丝参数较难调节稳定，且为了满足电纺对纺丝前驱液粘度的要求，制备电缆内芯的纺丝前驱液多为导电材料和高分子材料混合，其中导电材料的含量十分有限，由此方法制得的纳米电缆的导电内芯的导电性能也十分有限，使得静电纺丝法制得的纳米电缆普遍电导率偏低，无法很好的适用纳米器件的应用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术缺陷，提供一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆及其制备方法。该纳米电缆的制备方法简单、快捷，易于大规模生产，且具有较高的电导率和良好的热稳定性，在纳米电子器件中具有较好的应用前景。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：采用多元醇化法合成银纳米线，合成所得的银纳米线清洗干净后分散到乙醇中得银纳米线分散液；
(2)配制纺丝前驱液：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于有机溶剂中制得聚偏氟乙烯溶液，将步骤(1)所得的银纳米线分散液加入聚偏氟乙烯溶液中，充分混合均匀后即得纺丝前驱液；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，即可在收集极上收集到银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆；所述静电纺丝装置的纺丝喷头为金属毛细管。为最常规使用的静电纺丝装置的喷头设计。
常规的直接混合电纺中，将含有掺杂颗粒(纳米银颗粒、碳纳米管等纳米颗粒)的分散液与高分子溶液混合配成纺丝前驱液，采用单喷头(一般为金属毛细管)直接进行电纺，这样制得的纳米纤维掺杂颗粒应该均匀分布于复合纤维中。但是，发明人通过透射电子纤维镜观察所得纤维形貌发现，不同于常规直接混合电纺所得复合纤维的特征，由本发明的方法(由银纳米线分散液和PVDF溶液配成的纺丝前驱液直接静电纺丝制得纳米纤维(纳米电缆)，纺丝过程采用金属毛细管作为纺丝喷头)制得的复合纳米纤维呈现出独特的纳米电缆核壳结构的形貌特征，即可由上述方法直接制得银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆，所述的纳米电缆的导电内芯由聚集分布于纳米电缆中心的银纳米线组成，所述银纳米线平行于纳米电缆轴向方向排布，聚偏氟乙烯包裹于银纳米线做成的导电内芯外部形成纳米电缆的外部壳体。发明人推测，能够通过这种直接混纺的方法制得银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆是由银纳米线特性和电纺过程共同早就的。银纳米线是通过化学方法合成的一种一维银纳米材料。银纳米线由于具有良好的导电性、透光性、耐弯折性和杀菌性使得其在透明电极、压电材料、热电材料、有机发光二极管，触摸屏，液晶屏，太阳能电池，抗菌敷料及激光器当中都有很多的应用。其迅猛的发展推动了材料上和技术上的革新。相较于传统的掺杂颗粒银纳米线的轴向长度尺寸更大，可能较难像普通纳米颗粒一样在直径为微纳米级的复合纤维中均匀分布，而电纺过程中的电场力作用、射流引导和纺丝喷头(金属毛细管)的挤压作用，都引导促使纺丝前驱液中的银纳米线沿射流方向(纺丝喷头径向)聚集排列，而PVDF溶液在聚集排布好的银纳米线表面受表面张力作用，包裹于银纳米线表面形成包裹层，故而在溶剂蒸发后形成复合纤维呈现出核壳结构的纳米电缆的机构特征，即通过常规的直接混合电纺的方法可制得银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆。相较于常规的静电纺丝法制备核壳结构的纳米电缆的方法和产品，本发明的制备方法更加简单，只需配制一种纺丝前驱液，纺丝装置更加简单，无需采用特殊的纺丝喷头，纺丝参数也更容易调节，更加适用于大规模生产应用，且同轴电纺中为了满足电纺对纺丝前驱液粘度的要求，制备电缆内芯的纺丝前驱液多为导电材料和高分子材料混合，其中导电材料的含量十分有限，由此方法制得的纳米电缆的导电内芯的导电性能也十分有限，使得静电纺丝法制得的纳米电缆普遍电导率偏低，本发明采用直接电纺的方法导电的掺杂颗粒含量更高，所得纳米电缆具有更高的导电性，具有更好的应用前景。
进一步的，所述的步骤(1)配制银纳米线分散液中以乙二醇作为还原剂和溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K90)为稳定剂，加入微量的氯化钾制备晶种的环境中，滴加硝酸银的乙二醇溶液，加热并且稳定到160度，利用乙二醇的还原性将硝酸银还原成银原子，合成银纳米线；
进一步的，所述的步骤(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入10毫升PVP的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.6M)，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入8毫克的氯化钾(摩尔浓度：0.021M)的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加5毫升硝酸银的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.2M)，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释(丙酮的体积与母液的体积比为5:1)离心，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，离心后去除上清液得沉淀物；清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液。
进一步的，所述的步骤(1)中的所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟；每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得银纳米线分散液。
进一步的，所述的(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVDF溶液，溶剂为丙酮(acetone)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，两种溶剂的比例为1:1，将PVDF溶液配好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVDF溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液。
进一步的，所述的步骤(2)的纺丝前驱液中步骤(1)所得的银纳米线分散液的含量为0.5％(w/v)、1.5％(w/v)或3％(w/v)。
进一步的，所述的步骤(3)电纺纳米电缆中的纺丝参数为：纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米。
进一步的，经测试，所述的纳米电缆纤维的平均直径为1200-1600纳米。
进一步的，所述的纳米电缆纤维具有较好的热稳定性，经测试，在氮气条件下加热，升温速率为10度/分钟，所述的纳米电缆纤维损失5％质量时，其热分解温度为460度，当其质量剩余50％时候，其热分解温度为482度。由PVDF和银纳米线复合所得的纳米电缆具有更好的热稳定性，更加方便应用。
本发明的有益效果是：本发明提提供了一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆及其制备方法。该纳米电缆的制备方法简单、快捷，易于大规模生产，且具有较高的电导率和良好的热稳定性，在纳米电子器件中具有较好的应用前景。具体而言：
(1)不同于常规直接混合电纺所得复合纤维掺杂颗粒在纤维中均匀分布的形貌特征特征，由本发明的方法(由银纳米线分散液和PVDF溶液混合配成的纺丝前驱液直接静电纺丝制得纳米电缆，纺丝过程采用单喷头作为纺丝喷头)制得的复合纳米纤维呈现出独特的纳米电缆核壳结构的形貌特征，该纳米电缆的导电内芯由聚集分布于纳米电缆中心的银纳米线组成，所述银纳米线平行于纳米电缆轴向方向排布，聚偏氟乙烯包裹于银纳米线做成的导电内芯外部形成纳米电缆的外部壳体。发明人推测，能够通过这种直接混纺的方法制得银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆是由银纳米线特性和电纺过程共同早就的。银纳米线是通过化学方法合成的一种一维银纳米材料。银纳米线由于具有良好的导电性、透光性、耐弯折性和杀菌性使得其在透明电极、压电材料、热电材料、有机发光二极管、触摸屏、液晶屏、太阳能电池、抗菌敷料及激光器当中都有很多的应用。其迅猛的发展推动了材料上和技术上的革新。相较于传统的掺杂颗粒银纳米线的轴向长度尺寸更大，可能较难像普通纳米颗粒一样在直径为微纳米级的复合纤维中均匀分布，而电纺过程中的电场力作用、射流引导和纺丝喷头(金属毛细管)的挤压作用，都引导促使纺丝前驱液中的银纳米线沿射流方向(纺丝喷头径向)聚集排列，而PVDF溶液在聚集排布好的银纳米线表面受表面张力作用，包裹于银纳米线表面形成包裹层，故而在溶剂蒸发后形成复合纤维呈现出核壳结构的纳米电缆的机构特征，即通过常规的直接混合电纺的方法可制得银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆。
(2)相较于常规的静电纺丝法制备核壳结构的纳米电缆的方法和产品，本发明的制备方法更加简单，只需配制一种纺丝前驱液，纺丝装置更加简单，无需采用特殊的纺丝喷头，纺丝参数也更容易调节，更加适用于大规模生产应用，且同轴电纺中为了满足电纺对纺丝前驱液粘度的要求，制备电缆内芯的纺丝前驱液多为导电材料和高分子材料混合，其中导电材料的含量十分有限，由此方法制得的纳米电缆的导电内芯的导电性能也十分有限，使得静电纺丝法制得的纳米电缆普遍电导率偏低，本发明采用直接电纺的方法导电的掺杂颗粒含量更高，所得纳米电缆具有更高的导电性，具有更好的应用前景。
(3)经测试，本发明制得的纳米电缆纤维具有较好的热稳定性，在氮气条件下加热，升温速率为10度/分钟，所述的纳米电缆纤维损失5％质量时，其热分解温度可达460度，当其质量剩余50％时候，其热分解温度可达482度。
(4)该纳米电缆的导电率可达到105S/cm数量级，具有较好的导电性能，具有较好的应用前景。
附图说明
图1：实施例3制得的纳米电缆的透射电子显微镜；
图2：实施例3制得的纳米电缆导电性的I-V曲线；
图3：实施例3制得的纳米电缆热失重曲线。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过实施方式对本方案进行阐述。
实施例1
一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入10毫升PVP的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.6M)，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入8毫克的氯化钾(摩尔浓度：0.021M)的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加5毫升硝酸银的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.2M)，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释(丙酮的体积与母液的体积比为5:1)离心，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，所加入的丙酮体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，所加入的去离子水的体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟，清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液，每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得分散液；
(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVDF溶液，溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺，两种溶剂的质量比为1:1，将PVDF溶液配好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVDF溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液，所得纺丝前驱液中银纳米线分散液的含量为0.5％(w/v)；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，纺丝电压12kV，纺丝距离15cm，即可在收集极上收集到银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆；所述静电纺丝装置的纺丝喷头为金属毛细管，为最常规使用的静电纺丝装置的喷头设计。经测试统计，所得纳米电缆的平均直径为1200纳米。
实施例2
一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入10毫升PVP的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.6M)，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入8毫克的氯化钾(摩尔浓度：0.021M)的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加5毫升硝酸银的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.2M)，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释(丙酮的体积与母液的体积比为5:1)离心，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，所加入的丙酮体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，所加入的去离子水的体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟，清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液，每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得分散液：
(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVDF溶液，溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺，两种溶剂的质量比为1:1，将PVDF溶液配好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVDF溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液，所得纺丝前驱液中银纳米线分散液的含量为1.5％(w/v)；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米，即可在收集极上收集到银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆；所述静电纺丝装置的纺丝喷头为金属毛细管，为最常规使用的静电纺丝装置的喷头设计。经测试统计，所得纳米电缆的平均直径为1600纳米。
实施例3
一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入10毫升PVP的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.6M)，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入8毫克的氯化钾(摩尔浓度：0.021M)的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加5毫升硝酸银的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.2M)，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释(丙酮的体积与母液的体积比为5:1)离心，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，所加入的丙酮体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，所加入的去离子水的体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟，清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液，每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得分散液；
(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVDF溶液，溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺，两种溶剂的质量比为1:1，将PVDF溶液配好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVDF溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液，所得纺丝前驱液中银纳米线分散液的含量为3％(w/v)；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米，即可在收集极上收集到银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆；所述静电纺丝装置的纺丝喷头为金属毛细管，为最常规使用的静电纺丝装置的喷头设计。所得的纳米电缆的TEM照片如图1所示，从图1可以看出，由本发明方法制得的纳米电缆的导电内芯由聚集分布于纳米电缆中心的银纳米线组成，所述银纳米线平行于纳米电缆轴向方向排布，聚偏氟乙烯包裹于银纳米线做成的导电内芯外部形成纳米电缆的外部壳体；经测试统计，所得纳米电缆的平均直径为1500纳米。
对比例1
一种聚偏氟乙烯纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVDF溶液作为纺丝前驱液，溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺，两种溶剂的质量比为1:1；
(2)电纺纳米电缆：将步骤(1)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米，即可在收集极上收集到聚偏氟乙烯纳米纤维。
导电性能测试：分别测试对比例1所得的聚偏氟乙烯纳米纤维和实施例3所得的纳米电缆的单根纤维导电性，所得的I-V曲线如图2所示，经测试和计算，所得实施例3纳米电缆的导电率为1.44×105S/cm，即本发明的复合方法能够显著提高纤维的导电性，得到导电性能优良的纳米电缆。
对比例2
一种基于电纺的银纳米线/聚乙烯吡络烷酮(PVP)复合纳米电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入10毫升PVP的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.6M)，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入8毫克的氯化钾(摩尔浓度：0.021M)的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加5毫升硝酸银的乙二醇溶液(溶液摩尔浓度0.2M)，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释(丙酮的体积与母液的体积比为5:1)离心，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，所加入的丙酮体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，所加入的去离子水的体积与前次离心所得的上清液体积相等，离心后去除上清液得沉淀物；所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟，清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液，每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得分散液；
(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的PVP溶液，溶剂为乙醇(国药集团化学试剂有限公司)，将PVP溶液配置好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVP溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液，所得纺丝前驱液中银纳米线分散液的含量为3％(w/v)；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米，即可在收集极上收集到银纳米线/PVP复合纳米电缆。
热稳定性能测试：测试实施例3所得的银纳米线/PVDF复合纳米电缆和对比例2所得的银纳米线/PVP复合纳米电缆的热稳定性，测试结果如图3所示，两种纳米在氮气条件下加热，升温速率为10度/分钟，当纳米电缆损失5％质量时，银纳米线/PVP复合纳米电缆和银纳米线/PVDF复合纳米电缆的热分解温度分别为181.7度和460度。当纳米电缆的质量剩余50％时候，银纳米线/PVP复合纳米电缆和银纳米线/PVDF复合纳米电缆的热分解温度分别为434度和482度。由上述结果可以看出，由PVDF和银纳米线复合所得的纳米电缆，相较于其他材料的复合(银纳米线与PVP复合)所得的纳米电缆具有更好的热稳定性。
以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制银纳米线分散液：采用多元醇化法合成银纳米线，合成所得的银纳米线清洗干净后分散到乙醇中得银纳米线分散液；
(2)配制纺丝前驱液：将聚偏氟乙烯溶于有机溶剂中制得聚偏氟乙烯溶液，将步骤(1)所得的银纳米线分散液加入聚偏氟乙烯溶液中，充分混合均匀后即得纺丝前驱液；
(3)电纺纳米电缆：将步骤(2)所得的纺丝前驱液加入静电纺丝装置的储液机构中，调节好纺丝参数进行电纺，即可在收集极上收集到银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆；所述静电纺丝装置的纺丝喷头为金属毛细管，为最常规使用的静电纺丝装置的喷头设计。
2.如权利要求1所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)配制银纳米线分散液中以乙二醇作为还原剂和溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮PVP为稳定剂，加入微量的氯化钾制备晶种的环境中，滴加硝酸银的乙二醇溶液，加热并且稳定到160度，利用乙二醇的还原性将硝酸银还原成银原子，合成银纳米线。
3.如权利要求1所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)配制银纳米线分散液：先向容器中加入摩尔浓度0.6M的10毫升聚乙烯吡咯烷酮PVP的乙二醇溶液，将溶液加热到160度维持1小时，去除其中的水分；再向其中加入摩尔浓度0.021M的8毫克的氯化钾的乙二醇溶液，且在160度下维持15分钟来去除水分；随后向溶液中滴加摩尔浓度0.2M的5毫升硝酸银的乙二醇溶液，滴加速率为5毫升/小时；当硝酸银溶液滴加结束后，将反应的溶液在160度下保温2小时合成含有银纳米线的产品母液，将所得产品母液用丙酮稀释离心，所述的丙酮的体积与母液的体积比为5:1，离心后去除上清液所得沉淀物用丙酮清洗2遍，再用去离子水清洗3遍，所述用丙酮清洗的步骤为向所得沉淀物中加入丙酮后离心，离心后去除上清液得沉淀物；所述用去离子水清洗的步骤为向上次离心所得沉淀物中加入去离子水后离心，离心后去除上清液得沉淀物；清洗后所得的沉淀物中加入乙醇，使沉淀物均匀分散到乙醇中得银纳米线分散液。
4.如权利要求3所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的所述的离心过程的离心时间均为20分钟，离心速度均为2000转/分钟；每10毫克的沉淀物分散到10毫升乙醇中制得银纳米线分散液。
5.如权利要求1所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的(2)配制纺丝前驱液：配置20wt％的聚偏氟乙烯PVDF溶液，溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺，两种溶剂的质量比为1:1，将PVDF溶液配好后，将(1)配制的银纳米线分散液滴加到PVDF溶液中，将溶液搅拌成均相，得纺丝前驱液。
6.如权利要求5所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)的纺丝前驱液中银纳米线分散液质量体积比的含量为0.5％、1.5％或3％。
7.如权利要求1所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)电纺纳米电缆中的纺丝参数为：纺丝电压12千伏，纺丝距离15厘米。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法制备的基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆，其特征在于，所述的纳米电缆由银纳米线分散液和PVDF 溶液配成的纺丝前驱液直接静电纺丝制得，纺丝过程采用金属毛细管作为纺丝喷头，所述的纳米电缆的导电内芯由聚集分布于纳米电缆中心的银纳米线组成，所述银纳米线平行于纳米电缆轴向方向排布，聚偏氟乙烯包裹于银纳米线做成的导电内芯外部形成纳米电缆的外部壳体。
9.如权利要求8所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆，其特征在于，所述的纳米电缆的平均直径为1200-1600纳米。
10.如权利要求8所述的一种基于电纺的银纳米线/聚偏氟乙烯复合纳米电缆，其特征在于，在热稳定性测试中，所述的纳米电缆在氮气条件下加热，升温速率为10度/分钟，所述的纳米电缆纤维损失5％质量时，其热分解温度为460度，当其质量剩余50％时候，其热分解温度为482度。
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