CN112982013A - 一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 - Google Patents
一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112982013A CN112982013A CN202110188203.8A CN202110188203A CN112982013A CN 112982013 A CN112982013 A CN 112982013A CN 202110188203 A CN202110188203 A CN 202110188203A CN 112982013 A CN112982013 A CN 112982013A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- polyvinyl alcohol
- glycerol
- metal carbide
- dimensional transition
- 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.)
- Granted
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 314
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 112
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 112
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 71
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 71
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 33
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 33
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 28
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 25
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 5
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 84
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
- D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D21H17/36—Polyalkenyalcohols; Polyalkenylethers; Polyalkenylesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
- D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
- D21H17/06—Alcohols; Phenols; Ethers; Aldehydes; Ketones; Acetals; Ketals
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/66—Salts, e.g. alums
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，利用单层低定量生活用纸作为基材制作纤维素基柔性电子材料，具有优异的导电性、高机械强度、稳定性，可用来替代传统硬度大、刚性高等由半导体和金属材料制成的传感器以及传统用作柔性基底材料的不可降解聚合物。
Description
技术领域
本发明属于纤维素基功能材料领域，具体涉及一种纤维素基柔性电子材料的制备方法。
背景技术
随着对环境问题的日益关注和化石燃料资源的迅速枯竭，人们对于将可生物降解和可再生材料纳入电子材料产生了巨大兴趣，旨在实现人类社会的可持续发展。近年来，日新月异的柔性电子产品/概念的出现开辟了未来电子领域的新前景，在信息、能源、医疗及国防等领域显现出了巨大的应用潜力，如柔性电子显示器、有机发光二极管、薄膜太阳能电池板等。与传统电子设备相比，柔性电子具有独特的柔韧性，在可变形性、异形曲面贴合、便携性、装饰性等方面具有明显优势。理想情况下，新型柔性电子产品可以任意弯曲、拉伸、压缩、扭曲，并在变形为复杂的、非平面形状的同时，保持其良好的灵敏度、可靠性和集成性。因此，基于柔性电子的穿戴式电子传感器在运动监测、人机界面、疾病诊断、健康监测等领域发挥着重要作用，成为当前柔性电子材料与器件主要研究热点之一。
受到自然界动植物柔性传感的启发，开发新一代柔性电子器件和电子设备成为当前发展趋势。目前，柔性导电高分子材料主要是通过在柔性聚合物基体中(如聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺-聚醚嵌段共聚物等)引入导电介质，在其内部形成导电通路从而赋予其导电性能。二维过渡族金属碳化物由于其独特且可控的化学结构，优异的亲水能力，氧化还原特性以及类金属导电性能，使其成为传感器的理想材料。
综上所述，由于传统传感器主要基于Si、Au、Pt和氧化铟锡等半导体或金属材料制备而成。虽然基于上述导电材料的传感器具有高灵敏度，然而这些材料存在刚性大、硬度高等缺陷，缺乏柔韧性、变形性和延展性，严重制约了其在柔性电子器件等领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，以克服传统由金属材料等制备的传感器刚性大、硬度高且使用后会产生大量不可降解电子垃圾等问题，本发明能够获得柔韧性、生物相容性和生物降解性能良好的纤维素基柔性电子材料，为高效发展绿色柔性电子提供新思路。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯醇加入去离子水中，加热并持续搅拌，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌，得到甘油溶液；
步骤二：将上述聚乙烯醇溶液、甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀；
步骤三：将氟化锂溶解在盐酸溶液中，室温下混合后在搅拌下加入碳钛化铝，持续搅拌并将温度升至30～50℃反应24～36h，固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声处理，随后进行离心，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；
步骤四：将聚乙烯醇/甘油溶液与二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过搅拌进行混合，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液；
步骤五：向聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液中，再加入聚乙烯醇/甘油溶液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；
步骤六：在聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；
步骤七：将纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，得到纤维素复合薄膜；
步骤八：将上述纤维素复合薄膜铺平在基板上，然后干燥，得到可导电的纤维素基塑料薄膜。
进一步地，步骤一中将聚乙烯醇加入去离子水中，加热至85～95℃并持续搅拌2～4h，且所述的聚乙烯醇与去离子水的质量比为1：(11～15)。
进一步地，步骤一中将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌20～30min，得到甘油溶液，且所述的丙三醇与去离子水的质量比为1：(16～20)。
进一步地，步骤二中所述的聚乙烯醇溶液和甘油溶液的质量比1：(0.5～1)。
进一步地，步骤三中盐酸溶液的浓度为6mol/L，所述氟化锂与盐酸溶液质量比为1：(0.8～1.2)，室温下混合5～30min后，得到氟化锂/盐酸溶液，然后在磁力搅拌下加入碳钛化铝，所述氟化锂/盐酸溶液与碳钛化铝质量比为1：(0.3～0.5)，加入速度为0.8～1.2g/min，加入时间为1min。
进一步地，步骤三中超声处理时，超声功率为600～800w，超声时间为0.5～1h；离心时，转速为3000～4500r/min，时间为0.5～1h。
进一步地，步骤四中将聚乙烯醇/甘油溶液与二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为25～40℃，搅拌时间为0.5～1h，且所述二维过渡族金属碳化物溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(6～20)。
进一步地，步骤五中所述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(0.5～1)；步骤六中所述二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液与聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液质量比为1：(5～10)。
进一步地，步骤七中纸张定量为8～12g/m2，浸渍温度为25～35℃，浸渍时间为5～300s。
进一步地，步骤八中干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～25min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明制备的纤维素基柔性电子材料具有质轻、柔韧性好、导电性可调的特点，此外还具有生物相容性好的优点，具体如下：
(1)本发明利用单层低定量生活用纸作为基材制作纤维素基柔性电子材料，具有优异的导电性、高机械强度、稳定性，可用来替代传统硬度大、刚性高等由半导体和金属材料制成的传感器以及传统用作柔性基底材料的不可降解聚合物。
(2)本发明将聚乙烯醇和甘油通过先溶解，后共混的方式，可让甘油渗透到聚乙烯醇的非晶区，与聚乙烯醇分子侧链上的羟基形成新的氢键，破坏了聚乙烯醇分子链排列的规整性，进而使聚乙烯醇分子链内和分子链间的氢键强度减弱。同时过量的甘油也会进入聚乙烯醇的晶区外层，破坏聚乙烯醇的结晶结构，导致其结晶度下降。此方式有利于增加聚乙烯醇的塑性，降低聚乙烯醇的熔融温度，提高聚乙烯醇的断裂伸长率。
(3)采用原位生成氢氟酸的方法对碳钛化铝进行刻蚀，制备出了大片、单层且低缺陷的二维过渡族金属碳化物材料，通过浸渍可使二维过渡族金属碳化物材料粘结在薄膜表面，薄膜粗糙的一面确保了与二维过渡族金属碳化物材料良好的表面附着力。
(4)通过多次加入的方式使聚乙烯醇/甘油溶液与二维过渡族金属碳化物材料完成多次共混，通过第一次共混可使二维过渡族金属碳化物附着在聚乙烯醇/甘油溶液上，形成双层结构，层间有范德华力，同时二维过渡族金属碳化物的羟基与聚乙烯醇/甘油溶液中的羟基形成新的氢键。通过第二次共混使聚乙烯醇/甘油溶液/二维过渡族金属碳化物溶液形成多层结构，可有效增大比表面积，提升纤维素基柔性电子材料的导电率，增大纤维素基柔性电子材料的耐折度和力学强度。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述。
一种通用且可易扩展的制备方法实现具有优异力学性能的导电纤维素薄膜
一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，采用通用且可易扩展的制备方法实现具有优异力学性能的导电纤维素薄膜，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入去离子水中，在油浴锅中加热至85～95℃并持续搅拌2～4h，冷却后得到聚乙烯醇溶液；所述的聚乙烯醇与去离子水的质量比为1：(11～15)；
(2)将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌20～30min，得到甘油溶液，所述的丙三醇与去离子水的质量比为1：(16～20)；
(3)将上述聚乙烯醇溶液、甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀，所述聚乙烯醇溶液与甘油溶液质量比为1：(0.5～1)；
(4)将氟化锂溶解于6mol/L盐酸溶液中，氟化锂与盐酸溶液质量比为1：(0.8～1.2)；室温下混合5～30min后在磁力搅拌下缓慢加入碳钛化铝，所述氟化锂/盐酸溶液与碳钛化铝质量比为1：(0.3～0.5)，加入速度为0.8～1.2g/min，加入时间为1min，持续磁力搅拌并将温度升至30～50℃反应24～36h。固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声处理，超声功率为600～800w，超声时间为0.5～1h，随后在离心机上进行离心，转速为3000～4500r/min，时间为0.5～1h，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；
(5)将上述聚乙烯醇/甘油溶液与上述二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为25～40℃，搅拌时间为0.5～1h，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液，所述二维过渡族金属碳化物溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(6～20)；
(6)聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液，再加入聚乙烯醇/甘油溶液，所述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(0.5～1)，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；
(7)在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，加入二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液与聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液质量比为1：(5～10)，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；
(8)将不同定量(8～12g/m2)的纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，浸渍温度为25～35℃，浸渍时间为5～300s，得到纤维素复合薄膜；所述的纸张为单层低定量生活用纸；
(9)将上述纤维素复合薄膜铺平在玻璃板上，将玻璃板放入烘箱中干燥，干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～25min，得到可导电的纤维素基塑料薄膜。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是实施例的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
以洁柔品牌所生产单层低定量生活用纸为原料为例介绍本发明的实施过程如下：
将10g聚乙烯醇加入110g去离子水中，在油浴锅中加热至85℃并持续搅拌4h，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将10g丙三醇加入160g去离子水中并持续搅拌20min，得到甘油溶液；将1g氟化锂溶解在0.8g盐酸溶液中，室温下混合5min后在磁力搅拌下缓慢加入0.54g碳钛化铝，加入速度为0.8g/min，加入时间为1min，持续磁力搅拌并将温度升至30℃反应36h，固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声，超声功率为600w，超声时间为1h，随后在离心机上进行离心，转速为3000r/min，时间为1h，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；将上述50g聚乙烯醇溶液、25g甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀；将上述60g聚乙烯醇/甘油溶液与上述10g二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为25℃，搅拌时间为1h，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液；在50g聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液中，再加入25g聚乙烯醇/甘油溶液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；在50g上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入10g二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；将定量为8g/m2的纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，浸渍温度为25℃，浸渍时间为5s，得到纤维素复合薄膜；将上述纤维素复合薄膜铺平在玻璃板上，将玻璃板放入烘箱中干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为10min，得到纤维素基柔性电子薄膜。纤维素基柔性电子薄膜的电阻为0.5Ω/sq，弯曲900次导电性仍稳定不变。
实施例2
以清风牌单层低定量生活用纸为原料为例介绍本发明的实施过程如下：
将10g聚乙烯醇加入150g去离子水中，在油浴锅中加热95℃并持续搅拌2h，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将10g丙三醇加入200g去离子水中并持续搅拌30min，得到甘油溶液；将1g氟化锂溶解在1.2g盐酸溶液中，室温下混合30min后在磁力搅拌下缓慢加入1.1g碳钛化铝，加入速度为1.2g/min，加入时间为1min，持续磁力搅拌并将温度升至50℃反应24h，固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声剥离，超声功率为800w，超声时间为0.5h，随后在离心机上进行离心，转速为4500r/min，时间为0.5h，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；将上述50g聚乙烯醇溶液、50g甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀；将100g上述聚乙烯醇/甘油溶液与5g上述二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为40℃，搅拌时间为0.5h，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液；在50g聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液中，再加入50g聚乙烯醇/甘油溶液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；在50g上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入5g二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；将定量为12g/m2的纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，浸渍温度为35℃，浸渍时间为300s，得到纤维素复合薄膜；将上述纤维素复合薄膜铺平在玻璃板上，将玻璃板放入烘箱中干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为25min，得到可导电的纤维素基塑料薄膜。纤维素基柔性电子薄膜的电阻为2.5Ω/sq，弯曲1000次导电性仍稳定不变。
实施例3
以维达牌低定量生活用纸为原料为例介绍本发明的实施过程如下：
将10g聚乙烯醇加入去130g离子水中，在油浴锅中加热至90℃并持续搅拌3h，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将10g丙三醇加入180g去离子水中并持续搅拌25min，得到甘油溶液；将1g氟化锂溶解在1g盐酸溶液中，室温下混合20min后在磁力搅拌下缓慢加入0.8g碳钛化铝，加入速度为1g/min，加入时间为1min，持续磁力搅拌并将温度升至40℃反应32h。固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声剥离，超声功率为700w，超声时间为0.75h，随后在离心机上进行离心，转速为4000r/min，时间为0.75h，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；将50g上述聚乙烯醇溶液、35g甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀；将80g上述聚乙烯醇/甘油溶液与10g上述二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为35℃，搅拌时间为0.75h，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液；在50g聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液中，再加入35g聚乙烯醇/甘油溶液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；在50g上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入7g二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；将定量为10g/m2的纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，浸渍温度为30℃，浸渍时间为100s，得到纤维素复合薄膜；所述的纸张为单层低定量生活用纸；将上述纤维素复合薄膜铺平在玻璃板上，将玻璃板放入烘箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为15min，得到可导电的纤维素基塑料薄膜。纤维素基柔性电子薄膜的电阻为5Ω/sq，弯曲1100次导电性仍稳定不变。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯醇加入去离子水中，加热并持续搅拌，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌，得到甘油溶液；
步骤二：将上述聚乙烯醇溶液、甘油溶液进行混合制备聚乙烯醇/甘油溶液，通过搅拌混合均匀；
步骤三：将氟化锂溶解在盐酸溶液中，室温下混合后在搅拌下加入碳钛化铝，持续搅拌并将温度升至30～50℃反应24～36h，固体沉淀经离心分离得到二维过渡族金属碳化物粉末，将二维过渡族金属碳化物粉末用去离子水洗涤至上层清液pH值>6，然后将二维过渡族金属碳化物粉末加入去离子水中并在流动氩气保护下进行超声处理，随后进行离心，得到二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液；
步骤四：将聚乙烯醇/甘油溶液与二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过搅拌进行混合，得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液；
步骤五：向聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液中，再加入聚乙烯醇/甘油溶液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液；
步骤六：在聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液中，再加入二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液，得到聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液；
步骤七：将纸张浸渍在上述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物溶液中，得到纤维素复合薄膜；
步骤八：将上述纤维素复合薄膜铺平在基板上，然后干燥，得到可导电的纤维素基塑料薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤一中将聚乙烯醇加入去离子水中，加热至85～95℃并持续搅拌2～4h，且所述的聚乙烯醇与去离子水的质量比为1：(11～15)。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤一中将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌20～30min，得到甘油溶液，且所述的丙三醇与去离子水的质量比为1：(16～20)。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的聚乙烯醇溶液和甘油溶液的质量比1：(0.5～1)。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤三中盐酸溶液的浓度为6mol/L，所述氟化锂与盐酸溶液质量比为1：(0.8～1.2)，室温下混合5～30min后，得到氟化锂/盐酸溶液，然后在磁力搅拌下加入碳钛化铝，所述氟化锂/盐酸溶液与碳钛化铝质量比为1：(0.3～0.5)，加入速度为0.8～1.2g/min，加入时间为1min。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤三中超声处理时，超声功率为600～800w，超声时间为0.5～1h；离心时，转速为3000～4500r/min，时间为0.5～1h。
7.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤四中将聚乙烯醇/甘油溶液与二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液通过磁力搅拌器进行混合，搅拌温度为25～40℃，搅拌时间为0.5～1h，且所述二维过渡族金属碳化物溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(6～20)。
8.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物一级溶液与聚乙烯醇/甘油溶液的质量比为1：(0.5～1)；步骤六中所述二维过渡族金属碳化物稳定胶态悬浮液与聚乙烯醇/甘油/二维过渡族金属碳化物二级溶液质量比为1：(5～10)。
9.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤七中纸张定量为8～12g/m2，浸渍温度为25～35℃，浸渍时间为5～300s。
10.根据权利要求1所述的一种纤维素基柔性电子材料的制备方法，其特征在于，步骤八中干燥温度为50～70℃，干燥时间为10～25min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110188203.8A CN112982013B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110188203.8A CN112982013B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112982013A true CN112982013A (zh) | 2021-06-18 |
| CN112982013B CN112982013B (zh) | 2022-05-20 |
Family
ID=76393732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110188203.8A Active CN112982013B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112982013B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115748294A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-07 | 天津科技大学 | 一种柔性导电疏水透气传感器的制备方法、传感器及应用 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102219917A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-10-19 | 华中科技大学 | 一种基于细菌纤维素的柔性显示材料 |
| WO2012161640A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Magnus Lestelius | Ionic paper electronic platform (ipep) |
| CN108103772A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 江南大学 | 一种柔性导电材料的制备方法 |
| WO2018140145A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-08-02 | The Penn State Research Foundation | Compositions and methods related to 2 dimensional molecular composites |
| WO2019142017A1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | Prysmian S.P.A. | Optical fibre having a crosslinked polyester coating |
| CN111286078A (zh) * | 2018-12-07 | 2020-06-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种柔性导电MXene基泡沫及其制备方法 |
| WO2020124628A1 (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 钛深科技(深圳)有限公司 | 离子纸、离电子式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN111678623A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-18 | 南开大学 | 基于可印刷纳米复合材料的超长寿命自修复应力传感器及其制备方法 |
| CN112063009A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-11 | 华南理工大学 | 一种高强度纳米纤维素基导电复合膜及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-02-18 CN CN202110188203.8A patent/CN112982013B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102219917A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-10-19 | 华中科技大学 | 一种基于细菌纤维素的柔性显示材料 |
| WO2012161640A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Magnus Lestelius | Ionic paper electronic platform (ipep) |
| WO2018140145A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-08-02 | The Penn State Research Foundation | Compositions and methods related to 2 dimensional molecular composites |
| CN108103772A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 江南大学 | 一种柔性导电材料的制备方法 |
| WO2019142017A1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | Prysmian S.P.A. | Optical fibre having a crosslinked polyester coating |
| CN111286078A (zh) * | 2018-12-07 | 2020-06-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种柔性导电MXene基泡沫及其制备方法 |
| WO2020124628A1 (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 钛深科技(深圳)有限公司 | 离子纸、离电子式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN111678623A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-18 | 南开大学 | 基于可印刷纳米复合材料的超长寿命自修复应力传感器及其制备方法 |
| CN112063009A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-11 | 华南理工大学 | 一种高强度纳米纤维素基导电复合膜及其制备方法和应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115748294A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-03-07 | 天津科技大学 | 一种柔性导电疏水透气传感器的制备方法、传感器及应用 |
| CN115748294B (zh) * | 2022-11-23 | 2023-09-01 | 天津科技大学 | 一种柔性导电疏水透气传感器的制备方法、传感器及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112982013B (zh) | 2022-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112982013B (zh) | 一种纤维素基柔性电子材料的制备方法 | |
| CN110797140B (zh) | 一种银纳米线和石墨烯复合柔性透明导电薄膜及制备方法 | |
| CN107163511A (zh) | 一种散热型太阳能电池背板材料及制备方法 | |
| CN103897322B (zh) | 一种树脂组合物及由其制备的太阳能背板 | |
| CN102956730A (zh) | 一种太阳能电池背板及其制备方法以及一种太阳能电池 | |
| TW200811265A (en) | Conductive bonding film and solar cell module | |
| CN103476858A (zh) | 树脂组合物，包含该树脂组合物的多层膜和光伏模块 | |
| CN109912824B (zh) | 一种透明导电丝素蛋白材料及其制备方法 | |
| CN112195647B (zh) | 一种高强度海藻酸盐/纳米氧化锌复合纤维及其制备方法 | |
| CN113817230A (zh) | 一种CNF-MXene-PEI高强度高导电材料及其制备方法和应用 | |
| CN101660264A (zh) | 一种制备聚酰亚胺/银复合导电纤维的方法 | |
| CN104538474B (zh) | 一种光伏电池用背板及其制备方法 | |
| CN112020160A (zh) | 一种非层状钼纳米片/石墨烯基发热膜 | |
| CN103151407A (zh) | 一种太阳能电池背板及其制备方法 | |
| CN107910097B (zh) | 一种具有凹陷结构的透明导电电极及其制备方法 | |
| Chen et al. | Enhancing thermal conductivity and chemical protection of bacterial cellulose/silver nanowires thin-film for high flexible electronic skin | |
| CN110648863B (zh) | 一种碳纳米管薄膜复合金属硫化物柔性非对称超级电容器的制备方法 | |
| CN104810479A (zh) | 一种锡钙钛矿结构柔性太阳能电池以及制作方法 | |
| CN114773978A (zh) | 一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法 | |
| CN114181531A (zh) | 用于制备致动器件的离子聚合物、致动器件及其制备方法 | |
| CN109698047B (zh) | 一种耐水可折叠柔性导电薄膜的制备方法 | |
| CN107034568A (zh) | 一种防辐射纤维织物 | |
| CN203192817U (zh) | 一种太阳能电池背板 | |
| CN113517385B (zh) | 一种柔性可回收热电薄膜的制备方法 | |
| CN112030351B (zh) | 钛纳米片/石墨烯基纤维膜及其制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240222 Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 710021 Shaanxi province Xi'an Weiyang University Park Patentee before: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY Country or region before: China |