[发明专利]一种降低碳基导电膜体积电阻率的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳基导电膜的处理方法及其装置，用以降低碳基导电膜的体积电阻率。

背景技术

目前碳基导电膜以其优异的性能引起国内外研究人员开展相关的研究，尤其是以碳纳米管和石墨烯为导电填料的碳基导电膜具有电导率高、质量轻、光学性能好、柔韧性好等优异性能，被广泛的应用到防静电、电磁屏蔽、电热膜、电池和超级电容器等领域。

对于碳基导电膜来说一个重要的目标就是降低其体积电阻率，Yan等人(Yan J，Y G Jeong.Composites Science and Technology，2015，106：134-140.)通过改变导电填料的种类，含量或者综合使用多种导电填料以达到降低体积电阻率的目的，CN 103665908 A公开了一种通过控制碳纳米管形成碳纳米管簇来实现降低体积电阻率的方法，Cristhian等人(Garzon Cristhian，Palza Humberto.Composite Science and Technology，2014，99：117-123.)对碳基导电膜进行外热处理以降低碳基导电膜的体积电阻率。

发明内容

结合碳基导电膜在被施加高电压后产生热量进而可以对自身进行热处理的特点，本发明是一种新的降低碳基导电膜体积电阻率的方法及其装置，即对碳基导电膜进行通电焦耳热处理，同时包含了实施该方法的装置。该方法具有操作简单、耗时短、效果明显、无污染的特点，适合规模化对碳基导电膜进行处理加工等优点。

本发明的技术方案是：

所述降低碳基导电膜体积电阻率的方法是对导电膜进行焦耳热处理，即对碳基导电膜施加超出其通常使用电压时导电膜产生高于其通常工作温度的温度来对导电膜本身进行焦耳热处理的过程。

所述施加超出其常规使用电压，该电压为0.01～10000V，优选的，电压为5～1000V。

所述高于导电膜通常工作温度的焦耳热处理温度为50～400℃，优选的，焦耳热处理温度为70～180℃。

对碳基导电膜进行通电焦耳热处理包括如下步骤：a)将需要通电焦耳热处理的碳基导电膜接入焦耳热处理装置；b)：连接电源，施加确定的电压处理温度在权利3所述的温度范围内波动或者保持确定的焦耳热处理温度而不断的调整所施加的电压，电压在权利2所要求的电压范围内；c)：断开电源，冷却碳基导电膜。

c)步骤中所述的断开电源，冷却碳基导电膜，对于冷却速度可进行快速冷却，自然冷却和缓慢冷却。

实施通电焦耳热处理方法的装置由可调节稳压电源、导线、夹持电极、电压电流检测装置以及温度监测装置组成。

所述的可调节稳压电源为直流稳压电源或者交流稳压电源。

所述的夹持电极是将电极粘在夹子内侧，将夹子夹在导电膜上即可实现导电膜与电极的良好接触。

所述的焦耳热处理装置中的温度监测装置为接触式温度监测装置，如热电偶及其显示装置，或者非接触式温度监测装置，如红外成像仪。

与现有的对碳基导电膜进行外部传热处理相比，本发明有如下优点：

(1)焦耳热处理方法与一般外热相比，在同样的处理温度下可使导电膜体积电阻率降低的更多，即处理效果更加显著。

(2)一般外热处理方法是靠从外向内的传热，处理温度不均一，导致导电膜内部产生应力，影响导电膜的机械性能；焦耳热处理方法由于是导电膜自身产热，所以对导电膜的处理更加均一，可以有效避免上述问题。

(3)本发明所需热处理装置非常简单，操作方便，处理过程容易控制，耗时短，体积电阻率降低明显，处理过程效率高；而外热处理需要加热设备，热处理效率较低。

(4)本发明可以对户外固定物件表面的碳基导电膜进行热处理，如石油管道；对复杂的大型工业器械表面碳基导电膜进行热退火处理，而这对外热处理是难以实现的，即可以扩展热处理的适用范围。

附图说明

为了使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供附图构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起解释本发明，并不构成对本发明的限制，对附图进行如下说明：

图1通电焦耳热处理装置示意图；

图2实施例1中石墨烯/环氧树脂导电膜在通电焦耳热处理前后体积电阻率变化图；

图3相同的处理温度(130℃)和处理时间(30分钟)时焦耳热处理和一般外热处理后导电膜体积电阻率的对比图

图4实施例1中石墨烯/环氧树脂导电膜在通电焦耳热处理前后的表面SEM对比图(a：处理前，b：处理后)；