[发明专利]一种可拉伸自愈合热电复合薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种可拉伸自愈合热电复合薄膜的制备方法。该方法包括：将具有自愈合功能的弹性聚合物溶解于溶剂中，将导电纳米填料分散于得到的溶液中，得到纺丝液，静电纺丝制备取向排列、紧密堆积的纳米纤维膜，然后热处理，利用聚合物基体的自愈合功能得到致密的复合薄膜。该方法工艺简单、易操作、周期短、可控性高，适合大规模工业化生产，制备得到的热电复合薄膜具有较好的自愈合功能和柔韧性以及可拉伸性能，可应用于可穿戴电子器件领域。

技术领域

本发明属于热电薄膜材料的制备领域，特别涉及一种可拉伸自愈合热电复合薄膜的制备方法。

背景技术

热电材料利用赛贝克效应和帕尔贴效应，而不需要借助外部介质就可实现热能与电能之间的相互转换，具有无机械运动部件、无噪声、尺寸小、无污染、适用温度范围广等突出优势，在可穿戴领域具有广阔的应用前景。材料的热电性能一般通过无量纲的热电优值zT来评价，zT＝σS²T/κ，σ为电导率，S为赛贝克系数，κ为热导率，T为绝对温度，σS²为功率因子。其中，聚合物基纳米复合薄膜同时兼具聚合物基体的柔性和低热导率以及纳米填料优异的电传输性能，近年来受到人们的广泛关注和研究。

静电纺丝技术是一种制备柔性聚合物薄膜的简单有效方法，但其在热电领域的应用却鲜有报道[专利CN109295707A；专利CN110676369A]。这主要是因为静电纺丝得到的薄膜为纳米纤维膜，纳米纤维之间存在大量的孔隙，导致薄膜的电传输性能较差。更重要的是，聚合物基热电材料的力学性能通常较差，热电材料在实际应用过程中，不可避免地会面临各种损伤问题，小至内部微小裂纹，大至材料断裂失效，从而导致热电材料的性能急剧恶化。因此，具有自修复功能的热电材料开始受到人们的关注。但现有相关研究仍处于起步阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可拉伸自愈合热电复合薄膜的简易制备方法，以克服现有技术中热电材料不能兼具较好自修复功能和热电性能的缺陷。

本发明提供一种可拉伸自愈合热电复合薄膜的制备方法，包括：

(1)将具有自愈合功能的弹性聚合物溶解于溶剂中，将导电纳米填料分散于得到的溶液中，得到纺丝液，其中导电纳米填料与具有自愈合功能的弹性聚合物的质量比值为0～0.4，且不为0，具有自愈合功能的弹性聚合物在纺丝液中的质量分数为5～25wt％；

(2)将步骤(1)中纺丝液静电纺丝，以高速滚筒或平行金属板电极为接收板，制备高度取向、紧密堆积的纳米纤维膜，然后热处理，利用聚合物基体的自愈合功能得到致密的复合薄膜，最终得到性能较好的可拉伸自愈合热电复合薄膜。

优选地，上述方法中，所述步骤(1)中具有自愈合功能的弹性聚合物为具有自愈合功能的聚氨酯弹性体。

优选地，上述方法中，所述步骤(1)中溶剂为DMF。

优选地，上述方法中，所述步骤(1)中导电纳米填料为碳纳米管、石墨烯、Bi₂Te₃纳米颗粒、Bi₂Te₃纳米线、Te纳米线、MoS₂纳米片、TiS₂纳米片、MXene纳米片中的一种或几种。

优选地，上述方法中，所述步骤(2)中静电纺丝的工艺参数为：纺丝喷头为针式喷头，纺丝电压为10-20kV，接收距离为15-20cm，纺丝温度为25-30℃，环境相对湿度为30-65％，注射泵推进速度为0.5-1ml/h。

优选地，上述方法中，所述步骤(2)中纳米纤维膜的厚度为20～300μm。

优选地，上述方法中，所述步骤(2)中热处理的温度为80～150℃，热处理的时间为5～120min。

本发明还提供一种上述方法制备得到的可拉伸自愈合热电复合薄膜。