[发明专利]一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法

说明书

本发明涉及一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，对基材进行溶胀处理使其溶胀至一定程度后对其进行吸附处理使其吸附功能介质，再对其进行收缩处理使其收缩至一定程度实现功能改性；基材的溶胀和收缩依靠化学条件的变化；溶胀至一定程度是指溶胀至基材的表面积相对于溶胀前表面积增大2～35倍，收缩至一定程度是指收缩至基材的表面积为溶胀前表面积的100～120％。本发明的一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，通过控制基材可逆的溶胀‑收缩行为，使得功能介质在基材表面紧密堆积，实现材料的功能改性；操作简单、成本低廉，制备工艺绿色环保，极具应用前景。

技术领域

本发明属功能材料制备领域，涉及一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法。

背景技术

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学或生化等作用后具有特定功能的材料。功能材料涉及面广，种类繁多，通常包括功能性金属材料、功能性无机非金属材料、功能性有机材料和功能性复合材料。按照材料的物理性质的不同，又可以分为磁性材料、电性材料、光学材料、声学材料、力学材料和化学功能材料等。

目前，功能材料表现出越来越广阔的应用前景，已成为科技界与产业界广泛研究热点之一，在电子、军工、航空航天、信息工业和生物医学等领域有着广泛的应用。特别是在新一轮科技革命和产业变革大势下，全球新材料产业格局发生重大调整。

材料的导电化就是其中一个热点。通常，导电弹性纤维由柔性可拉伸材料和导电介质组成。目前导电纤维包括金属系导电纤维、碳基导电纤维、金属化合物系导电纤维和高分子导电纤维。其中，金属系导电纤维(如不锈钢、铜、铝等)和大多数的高分子导电纤维(如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等)可形变程度低，限制了其在应变传感等领域的应用。而碳基和金属化合物系导电纤维可以将碳基材料或金属材料作为导电介质，通过掺杂法、涂覆法、吸附法或者化学反应法等固定到柔性可拉伸材料上，从而在同一根纤维上实现导电与弹性的统一。但其导电性能的优劣极大地依赖于纤维材料初始导电率、拉伸长度和拉伸倍数。目前大多数的导电弹性纤维仍存在导电率低的问题，这导致纤维的响应速度慢或大形变下无响应，这极大地限制了其应用。制备导电介质紧密堆积的纤维，构建良好导电通道，是提高纤维导电率的有效措施。

目前，功能材料从单一化朝着多功能方向发展。多组分和丰富的结构层次是 构筑多功能材料的有效手段。多组分的引入包括共混、掺杂和吸附功能粒子等方式。吸附是在原有材料的基础上附加新的功能，其对原材料的性能影响极小，方法简单、成本低、工艺绿色环保，应用前景好。对于该方式，材料表面积的大小直接决定着功能粒子的吸附量。通常情况下，增大材料表面与功能的接触面积，可有效地增大功能粒子的吸附量。在吸附过程中材料表面与功能粒子的接触面积非常有限，较难实现功能粒子紧密堆积，限制了吸附法在功能材料制备领域的应用。

因此，开发一种能够增大吸附过程中材料表面积以实现功能粒子紧密堆积的方法极具现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术吸附过程材料表面与功能粒子的接触面积非常有限，难以实现功能粒子紧密堆积的缺陷，提供一种能够增大吸附过程中材料表面积以实现功能粒子紧密堆积的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于材料溶胀收缩的功能改性的方法，对基材进行溶胀处理使其溶胀至一定程度后对其进行吸附处理使其吸附功能介质，再对其进行收缩处理使其收缩至一定程度实现功能改性；所述基材的溶胀和收缩依靠化学条件的变化。本发明是通过对化学条件进行控制实现基材溶胀和收缩的，本发明的保护范围并不仅限于此，实质上通过控制物理条件或其他条件如温度、光等实现基材的溶胀与收缩也适用于本发明。