[发明专利]一种基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料及其制备方法，是采用界面自组装的方法将银纳米线进行有序排列，构筑有序银纳米线导电膜；然后将自愈合聚己内酯和形状记忆聚氨酯共混均匀得到高分子混合液，采用层状混合的方式将高分子混合液滴涂或旋涂到有序银纳米线导电膜表面；再进行加热处理除去有机溶剂，最终剥离得到基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料。本发明的制备方法简单，制得的自愈合传感高分子复合材料的导电性好，与无序银纳米线复合材料相比，电阻变化响应时间更快，电阻变化率更大，同时具有导电和自愈合效果。

技术领域

本发明涉及传感材料领域，特别涉及一种基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

材料对于人类的生产和生活具有重要作用，同时新型材料也推进了科学进步。近年来，各种优良的特种功能材料层出不穷，其中尤为突出的是柔性电子器件。由于传统电子器件的易碎性、成本高等缺点，柔性电子器件具备柔性、延展性与低成本的性能，引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展。

银纳米材料具有独特的光学、力学和催化性能，尤其是银纳米线作为一维纳米材料，具有高导电性和导热性、比表面积大及透明度高的特点，表现出一般纳米尺寸材料的量子效应，广泛应用于医学领域、工业催化及光学领域，在表面增强拉曼、强紫外吸收等光学方面应用较多。另外，在可穿戴电子设备、超级电容器等柔性电子器件领域，银纳米线也常作为导电材料，如广东工业大学罗洪盛教授将银纳米线与形状记忆高分子进行层层复合，构筑了一种基于形状记忆的响应电刺激银纳米线高分子复合材料(参见H.Luo,Z.Li,G.Yi,et al.,Electro-responsive silver nanowire-shape memory polymer composites,Mater.Lett.134(2014)172-175)。

另外，将性能独特的银纳米线进行有序取向后，能极大发挥其优越的性能。如王建超等利用取向后的银纳米线的有序结构，实现了表面拉曼增强(参见Wang,J.C.；Luo,H.S.；Zhang,M.H.；Zu,X.H.；Li,Z.W.；Yi,G.B.Aligned Chemically Etched Silver NanowireMonolayer as Surface-Enhanced Raman Scattering Substrates Nanoscale Res Lett2017,12.)，以及Chu等人将有序银纳米线用于光学表征及应用方面。

然而，将银纳米线引入到高分子材料上时，虽然导电性良好，但是存在电阻变化低、不够灵敏等问题，无法应用于实际传感方面。因此，需要设计新的导电网络，包括更换纳米导电材料或设计其结构；但是目前很少有研究报道将银纳米线的有序排列结构应用于柔性传感器件上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料，与杂乱无序的银纳米线高分子复合材料相比，可以提高灵敏度和力学性能，同时提升其电阻变化率。

本发明的另一目的在于提供一种上述自愈合传感高分子复合材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料的制备方法，是采用界面自组装的方法将银纳米线进行有序排列，构筑有序银纳米线导电膜；然后将自愈合聚己内酯和形状记忆聚氨酯共混均匀得到高分子混合液，采用层状混合的方式将高分子混合液滴涂或旋涂到有序银纳米线导电膜表面；再进行加热处理除去有机溶剂，最终剥离得到基于有序导电网络结构的自愈合传感高分子复合材料。具体包括下述步骤：

(1)将浓度为(0.5～15)mg/ml银纳米线的水溶液滴加到三氯甲烷溶液表面，待银纳米线有序取向后，用玻璃片将银纳米线取出，自然烘干或者加热烘干，得到重量密度为0.04-1.2mg/cm²的有序银纳米线导电膜；