CN114875575A - 一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用，包括：对ANF/DMSO分散液进行疏解，得到ANF水分散液；将导热绝缘填料分散于ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将导热导电填料分散于ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；对所述复合湿膜，进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；本发明所述的ANF基Janus膜具有良好的导热性能、导电性能和电加热性能；同时，内层优异的绝缘性能使得Janus膜能够与人体安全接触，可应用于柔性可穿戴电子设备。

Description

一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于新材料技术领域，特别涉及一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用。
背景技术
柔性可穿戴电子设备的快速发展，导致其对柔性材料的性能要求逐步提升，如性能稳定、柔软轻质及安全系数高等；芳纶纳米纤维(ANF)具有较大的比表面积和长径比，其分子链间可通过氢键作用形成致密的层状结构，ANF薄膜具有优异的热稳定性、绝缘性强、耐高温、高强度和柔性轻质等特点；因此，ANF薄膜常用于制备柔性可穿戴材料；但现有的ANF薄膜导热性能和导电性能较差，导致ANF薄膜在制作柔性可穿戴材料中的应用大大受限。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用，以解决现有的ANF薄膜的导热性能及导电性能较差的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括：
对ANF/DMSO分散液进行疏解，得到ANF水分散液；
将导热绝缘填料分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将导热导电填料分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；
对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；
对所述复合湿膜，进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜。
进一步的，所述ANF/DMSO分散液的制备过程，具体如下：
利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维、氢氧化钾混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液。
进一步的，对ANF/DMSO分散液进行疏解，得到ANF水分散液的过程，具体如下：
采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为：(3-7)：(1-2)。
进一步的，所述导热绝缘填料为氮化硼纳米片；所述导热导电填料为碳纳米管。
进一步的，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜的过程，具体如下：
对所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
对所述导热导电层悬浮液，超声分散后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
进一步的，对所述复合湿膜，进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜的过程，具体如下：
在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为60-150℃。
本发明还提供了一种ANF基Janus膜，所述ANF基Janus膜根据所述的ANF基Janus膜的制备方法制备得到。
进一步的，所述ANF基Janus膜的厚度为0.03-0.041mm；所述ANF基Janus膜的电导率为4.18-22.1S·cm-1，拉伸强度为85-155MPa。
本发明还提供了一种ANF基Janus膜的应用，利用所述ANF基Janus膜制作柔性可穿戴电子设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用，通过对导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理、干燥，制备得到ANF基Janus膜；其中，采用导热绝缘层和导热导电层复合形成Janus膜；导热绝缘层通过导热绝缘填料与ANF经层层自组装复合而成，导热导电层通过导热导电填料与ANF经层层自组装复合而成；导热绝缘填料和导热导电填料分别与ANF基体形成氢键结合；导热绝缘层可作为内层，进行热量传导；导热导电层可作为外层，进行热量和电信号传输；ANF基Janus膜具有良好的导热性能、导电性能和电加热性能；同时，内层优异的绝缘性能使得Janus膜能够与人体安全接触，可应用于柔性可穿戴电子设备。
附图说明
图1为实施例1中的ANF基Janus膜的截面SEM图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，利用化学劈裂法，制备ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.001-0.01g/mL。
步骤2、采用去离子水对所述ANF/DMSO分散液，进行质子化，充分疏解，得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为：(3-7)：(1-2)。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将导热绝缘填料分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将导热导电填料分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘填料为氮化硼纳米片(BNNS)；所述导热导电填料为碳纳米管(CNT)；导热绝缘层悬浮液中导热绝缘填料的添加量为5-50wt.％；导热导电层悬浮液中导热导电填料的添加量为7-50wt.％。
步骤4、对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
对所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌4-12h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；其中，所述导热绝缘悬浮液的体积为100-200mL；
对所述导热导电层悬浮液，超声分散2-4h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜；其中，所述超声分散后的导热导电层悬浮液的浇筑量为50-150mL。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为60-100℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.03-0.041mm。
制备原理：
本发明所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，将碳纳米管作为导热导电填料，通过将氮化硼纳米片和碳纳米管充分分散在ANF纤维之间，借助真空辅助抽滤得到Janus膜；制备过程中，氮化硼纳米片与ANF纤维通过氢键形成良好的界面结合，碳纳米管与ANF纤维互相缠结并产生π-π共轭相互作用；氮化硼纳米片和碳纳米管分别作为导热绝缘填料和导热导电填料，在绝缘、低导热的ANF纤维层中形成导热、导电通路，并分别赋予ANF薄膜良好的导热和导电性能，使其可应用于柔性电子材料领域。同时，氮化硼纳米片能够提升进一步ANF薄膜的绝缘性能；因此，所制备的Janus膜的两侧可分别实现绝缘和导电，且整体具有良好的导热性能。
本发明制备的ANF基Janus膜，同时具有优异的绝缘、导热和导电性能；其中，所述ANF基Janus膜的电导率为4.18-22.1S·cm-1，拉伸强度为85-155MPa；所述ANF基Janus膜能够有效地进行热量和电流传导，并且具有良好的柔韧性和力学强度，可应用于柔性可穿戴电子设备。
实施例1
本实施例1提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.002g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为3:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为10wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为20wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取100mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌4h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取50mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散2h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为60℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.03mm。
性能检测：
对本实施例1中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为13.4S·cm-1，拉伸强度为137MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
如附图1所示，附图1中给出了本实施例1中的ANF基Janus膜的截面SEM图；从附图1中可以看出，所述ANF基Janus膜整体呈层状结构，膜的两侧具有明显的各向异性，上层的导热绝缘填料BNNS和下层的导热导电填料CNT分别嵌入ANF层中，且在导热绝缘层和导电导热层之间，纤维和填料彼此间互相缠结，形成良好的界面结合。
实施例2
本实施例2提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.001g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为4:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为5wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为7wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取120mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌5h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取50mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散2h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为70℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.031mm。
性能检测：
对本实施例2中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为4.18S·cm-1，拉伸强度为155MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
实施例3
本实施例3提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.001g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为5:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为20wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为10wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取150mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌6h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取50mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散2h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为60℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.033mm。
性能检测：
对本实施例3中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为10.31S·cm-1，拉伸强度为134MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
实施例4
本实施例4提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.005g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为7:2。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为30wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为20wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取200mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌10h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取100mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散3h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为90℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.036mm。
性能检测：
对本实施例4中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为15.0S·cm-1，拉伸强度为108MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
实施例5
本实施例5提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.002g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为4:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为30wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为30wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取150mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌6h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取150mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散4h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为90℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.038mm。
性能检测：
对本实施例5中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为18.6S·cm-1，拉伸强度为111MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
实施例6
本实施例6提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.01g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为7:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为50wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为30wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取100mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌4h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取100mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散2h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为75℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.035mm。
性能检测：
对本实施例6中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为17.7S·cm-1，拉伸强度为87MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
实施例7
本实施例7提供了一种ANF基Janus膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维(PPTA)、氢氧化钾(KOH)混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液；其中，所述ANF/DMSO分散液的浓度为0.005g/mL。
步骤2、采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为4:1。
步骤3、将步骤2中的所述ANF水分散液分为两份；将氮化硼纳米片作为导热绝缘填料，分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将碳纳米管作为导热导电填料，分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；其中，所述导热绝缘层悬浮液中氮化硼纳米片的添加量为30wt.％，所述导热导电层悬浮液中碳纳米管的添加量为50wt.％。
步骤4、利用真空抽滤设备，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；其中，具体过程如下：
取200mL的所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌8h后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
取100mL的所述导热导电层悬浮液，超声分散3h后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
步骤5、在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为100℃；所述ANF基Janus膜的厚度为0.041mm。
性能检测：
对本实施例7中制备的ANF基Janus膜进行性能检测，其检测结果为：所述ANF基Janus膜的电导率为22.1S·cm-1，拉伸强度为85MPa；因此，所述ANF基Janus膜具有良好的导电性能和机械拉伸性能，综合性能优良。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (9)

1.一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，包括：
对ANF/DMSO分散液进行疏解，得到ANF水分散液；
将导热绝缘填料分散于其中一份ANF水分散液中，制备得到导热绝缘层悬浮液；将导热导电填料分散于另一份ANF水分散液中，制备得到导热导电层悬浮液；
对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜；
对所述复合湿膜，进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜。
2.根据权利要求1所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，所述ANF/DMSO分散液的制备过程，具体如下：
利用化学劈裂法，将对位芳纶短切纤维、氢氧化钾混合在二甲基亚砜溶剂中，连续搅拌，制备得到ANF/DMSO分散液。
3.根据权利要求1所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，对ANF/DMSO分散液进行疏解，得到ANF水分散液的过程，具体如下：
采用去离子水对ANF/DMSO分散液进行质子化处理，充分疏解得到ANF水分散液；其中，所述去离子水与ANF/DMSO分散液的体积比为：(3-7)：(1-2)。
4.根据权利要求1所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，所述导热绝缘填料为氮化硼纳米片；所述导热导电填料为碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，对所述导热绝缘层悬浮液和导热导电层悬浮液，进行复合抽滤处理，得到复合湿膜的过程，具体如下：
对所述导热绝缘层悬浮液，磁力搅拌后，进行真空抽滤，得到导热绝缘层；
对所述导热导电层悬浮液，超声分散后，得到超声分散后的导热导电层悬浮液；
将所述超声分散后的导热导电层悬浮液，浇筑在所述导热绝缘层上，进行叠加抽滤，得到复合湿膜。
6.根据权利要求1所述的一种ANF基Janus膜的制备方法，其特征在于，对所述复合湿膜，进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜的过程，具体如下：
在真空条件下，对所述复合湿膜进行干燥，得到所述的ANF基Janus膜；其中，干燥温度为60-150℃。
7.一种ANF基Janus膜，其特征在于，所述ANF基Janus膜根据权利要求1-6任意一项所述的ANF基Janus膜的制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的一种ANF基Janus膜，其特征在于，所述ANF基Janus膜的厚度为0.03-0.041mm；所述ANF基Janus膜的电导率为4.18-22.1S·cm-1，拉伸强度为85-155MPa。
9.如权利要求7所述的一种ANF基Janus膜的应用，其特征在于，利用所述ANF基Janus膜制作柔性可穿戴电子设备。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116284894A (zh) * 2022-11-25 2023-06-23 四川大学 一种利用氢键供体分子调控芳纶绝缘纸电热性能的方法
CN117304535A (zh) * 2023-11-01 2023-12-29 陕西科技大学 一种羟乙基纤维素球磨的氮化硼纳米片/芳纶纳米纤维复合薄膜及制备方法
CN117343400A (zh) * 2023-09-06 2024-01-05 四川大学 一种导电炭黑表面修饰方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004039505A1 (de) * 2003-11-13 2005-06-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbundwerkstoff aus Polymeren und Fasermaterialien und daraus hergestellte Schichtsysteme
KR101233982B1 (ko) * 2011-10-20 2013-02-22 한양대학교 산학협력단 인쇄가능한 고전도성 탄성 나노복합체 필름 및 이의 제조 방법
CN107778514A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 西南科技大学 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法
CN110099948A (zh) * 2016-12-23 2019-08-06 沙特基础工业全球技术有限公司 用于增材制造的聚醚酰亚胺粉末
CN212103149U (zh) * 2019-12-31 2020-12-08 苏州春盛环保纤维有限公司 一种防辐射化学纤维涤纶丝

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004039505A1 (de) * 2003-11-13 2005-06-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbundwerkstoff aus Polymeren und Fasermaterialien und daraus hergestellte Schichtsysteme
KR101233982B1 (ko) * 2011-10-20 2013-02-22 한양대학교 산학협력단 인쇄가능한 고전도성 탄성 나노복합체 필름 및 이의 제조 방법
CN110099948A (zh) * 2016-12-23 2019-08-06 沙特基础工业全球技术有限公司 用于增材制造的聚醚酰亚胺粉末
CN107778514A (zh) * 2017-10-16 2018-03-09 西南科技大学 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法
CN212103149U (zh) * 2019-12-31 2020-12-08 苏州春盛环保纤维有限公司 一种防辐射化学纤维涤纶丝

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116284894A (zh) * 2022-11-25 2023-06-23 四川大学 一种利用氢键供体分子调控芳纶绝缘纸电热性能的方法
CN117343400A (zh) * 2023-09-06 2024-01-05 四川大学 一种导电炭黑表面修饰方法及应用
CN117304535A (zh) * 2023-11-01 2023-12-29 陕西科技大学 一种羟乙基纤维素球磨的氮化硼纳米片/芳纶纳米纤维复合薄膜及制备方法

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