[发明专利]绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件及其制备方法

权利要求书

1.绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于，为三层掺杂硫化橡胶材料，外面两层为纳米碳层，中间为掺杂纳米碳材的低熔点合金层；所述的三层掺杂硫化橡胶材料通过两张薄膜的含低熔点合金层对贴贴合形成，制备所述薄膜时，先将橡胶和低熔点合金密炼形成的混合物加入到纳米碳材、表面活性剂和有机溶剂形成的分散液中，加入交联剂和助交联剂后混合，混合分散液先室温干燥，合低熔点金沉降至薄膜底部，再干燥形成薄膜；所述的低熔点合金为锡铋合金或锡铋铟合金。

2.根据权利要求1所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：其原料组成包括基础料和辅料，以质量百分比计，基础料组分为：

橡胶30％～62％

纳米碳材10％～20％

表面活性剂1％～3％

低熔点合金25％～40％

交联剂1％～5％

助交联剂1％～2％

所述的辅料为有机溶剂。

3.根据权利要求2所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：以质量百分比计，有机溶剂占基础料质量的20％～40％。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：所述的橡胶为氟橡胶和氟硅橡胶的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：所述的碳纳米材料包括碳纳米管、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：所述的有机溶剂为环己酮、丁酮、甲苯和二甲苯的一种或多种；所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的一种或多种。

7.根据权利要求1或2的所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：所述的锡铋合金的熔点为100～140℃，所述的锡铋铟合金的熔点为20～80℃；所述的低熔点合金的粒径为10～100μm。

8.根据权利要求1或2所述的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件，其特征在于：所述的交联剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯的一种或多种；所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三聚氰酸三烯丙酯的一种或多种。

9.权利要求1-3任一项所述的绝缘-导电转换的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)先将纳米碳材、表面活性剂和溶剂混合，用磁力搅拌器搅拌，随后超声分散，得纳米碳材分散液；

2)将橡胶和低熔点合金加入密炼机中进行密炼，使低熔点合金细化，取出橡胶/合金混合物，冷却；

3)将橡胶/合金混合物溶解于纳米碳材分散液中，再加入交联剂和助交联剂，搅拌制得均匀的混合分散液；

4)将混合分散液倒入培养皿中，先室温干燥，让合金自然沉降至薄膜底部，然后烘箱干燥，使溶剂充分挥发，形成上层为纳米碳材层，下层为掺杂纳米碳材的低熔点合金层的未交联的橡胶/纳米碳材/低熔点合金薄膜；

5)将未交联的橡胶/纳米碳材/低熔点合金薄膜的低熔点合金层对贴，在中间的掺杂纳米碳材的低熔点合金层两端分别贴合导电胶，硫化，得到橡胶/纳米碳/低熔点合金复合薄膜器件。

10.根据权利要求9所述的缘-导电转换的绝缘-导电循环转换的橡胶/纳米碳材/低熔点合金复合薄膜器件的制备方法，其特征在于：

步骤1)中，磁力搅拌器的转速300～600r/min，搅拌时间30～60min，超声分散时间1～3h，功率200～600W；

步骤2)中，密炼温度为80～180℃，密炼时间为20～40min；

步骤3)中，磁力搅拌器的转速300～600r/min，搅拌时间60～120min；

步骤4)中，混合分散液质量为5～20g，室温干燥3～5h，烘箱干燥温度为60～80℃，干燥时间为1～3h；

步骤5)中，未交联的橡胶/纳米碳材/低熔点合金薄膜在对贴前还包括将未交联的橡胶/纳米碳材/低熔点合金薄膜裁剪成薄片；所述的薄片为方形结构，薄片的长度为10～30mm，宽度为5～10mm，厚度为0.1～1.0mm；所述的硫化在烘箱中进行，硫化温度为150～180℃，硫化时间2～4h。