[发明专利]二维超薄材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二维超薄材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、提供纺丝材料、纺丝溶剂以及固体粉末材料；S2、将纺丝材料加入至纺丝溶剂中，搅拌得到澄清溶液，再向澄清溶液中加入固体粉末材料，经过搅拌和超声波振荡后得到分散均匀的纺丝溶液；S3、将纺丝溶液进行气泡纺丝，得到二维超薄材料。该制备方法通过将固体粉末材料加入至溶有纺丝材料的溶液中，使得气泡薄膜的硬度增加，并且由于此时气泡薄膜的表面能增大，大于气泡薄膜的弯曲能，因此气泡薄膜无法向内卷曲形成圆柱状纤维，从而直接形成二维超薄材料。该制备方法工艺简单、可操作性强，且成本较低。同时，所制得的的二维超薄材料具有较好的物理化学性能和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种二维超薄材料及其制备方法。

背景技术

静电纺丝是利用聚合物溶液或者熔体上的高压静电，在电场的作用下形成泰勒锥。当电场增大到足够克服液滴表面张力时，在泰勒锥锥尖处形成带电喷射细流。在电场力、粘滞阻力、表面张力等作用下，通过纤维的鞭动，拉伸细化，溶剂挥发后。直接沉积在收集装置上，形成纤维。

气泡静电纺技术是受蜘蛛纺丝原理的灵感而启发创造出来的，应用气泡动力学原理，在气泡纺过程中加载高压电场，溶液中的电荷受到电场诱导，瞬间分布在气泡表面，当电场强度达到阈值时，气泡受到的电场力足以克服气泡表面张力，气泡被拉伸破裂，带电射流瞬间从气泡顶端喷射而出。气流气泡纺根据气泡表面张力仅仅依赖于其半径和内外压差，因此借助借助高温高速气流克服气泡的表面张力，当外加热气流作用于气泡时，气泡会破裂形成多级子气泡和多股射流，子气泡与射流飞出时，由于受到气流牵伸力、表面张力和内外压差作用而变的不稳定，子气泡破裂，再次分裂成无数根射流，又受到气流进一步拉伸细化，期间溶剂快速挥发，最终固化后形成纳米纤维或者超细纤维沉积在接收板上。

然而，目前气泡纺或者静电纺都无法制得二维材料，针对现有技术的不足，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维超薄材料及其制备方法，该制备方法工艺简单、可操作性强、成本较低，且制备得到的二维超薄材料具有较好的物理化学性能和应用前景。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二维超薄材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、提供纺丝材料、纺丝溶剂以及固体粉末材料；

S2、将所述纺丝材料加入至所述纺丝溶剂中，搅拌得到澄清溶液，再向所述澄清溶液中加入所述固体粉末材料，经过搅拌和超声波振荡后得到分散均匀的纺丝溶液；

S3、将所述纺丝溶液进行气泡纺丝，得到所述二维超薄材料。

进一步地，所述固体粉末材料包括碳烯材料、非金属氧化物或离子化合物中的任意一种或多种。

进一步地，所述气泡纺丝包括气泡静电纺和气流气泡纺。

进一步地，在所述气泡静电纺丝过程中，纺丝条件为：环境温度为0～100℃，环境湿度为0～90％，纺丝电压为0～100kv。

为达到上述目的，本发明还提供了一种由所述二维超薄材料的制备方法所制得的二维超薄材料

本发明的有益效果在于：本发明的二维超薄材料的制备方法根据Hall-Petch效应，通过将固体粉末材料加入至溶有纺丝材料的溶液中，使得气泡薄膜的硬度增加，并且由于此时气泡薄膜的表面能增大，大于气泡薄膜的弯曲能，因此气泡薄膜无法向内卷曲形成圆柱状纤维，从而直接形成二维超薄材料。该制备方法工艺简单、可操作性强，且成本较低。同时，所制得的的二维超薄材料具有较好的物理化学性能和应用前景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明