[发明专利]一种细菌纤维素改性巴基纸及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种细菌纤维素改性巴基纸及其制备方法和应用，属于柔性电子材料技术领域。本发明将碳纳米管和细菌纤维素共混，使得碳纳米管和细菌纤维素通过相互缠结形成穿插网络结构，具有良好力学性能的细菌纤维素的加入能提高碳纳米管巴基纸的柔韧性，在提高材料柔韧性的同时，保持优异的电导率、焦耳加热、导热、电磁屏蔽和湿度传感性能。本发明制备的B‑BP最大拉伸强度55.78MPa，断裂伸长率11.67％，电导率超过16.67S/cm；加载6V电压，平衡温度超过124℃；热导率超过7.393W/mK；在厚度为35μm时，电磁屏蔽效能达到24.01dB；作为湿度传感器时，湿度灵敏度超过5。

技术领域

本发明涉及柔性电子材料技术领域，尤其涉及一种细菌纤维素改性巴基纸及其制备方法和应用。

背景技术

随着5G通信技术的蓬勃发展，可穿戴电子设备的大量使用在改善人们生活水平的同时也产生了电磁辐射。电磁污染不仅会影响设备的正常运行，还会威胁到人类的健康。为了降低电磁污染，同时满足可穿戴的要求，超薄、高柔性、高性能的电磁屏蔽材料已经成为一种研究趋势。

相比于传统的金属基材料，导电聚合物基复合材料因具有柔韧性、质轻和耐腐蚀等特点而受到广泛关注。然而，由于导电填料容易团聚，不能通过增加导电填料的含量来有效提高屏蔽性能。目前，虽然通过结构设计(如隔离结构、梯度结构或三明治结构)降低了填料的添加量，提高了导电聚合物基复合材料的屏蔽性能，但存在厚度厚、柔韧性差、加工工艺受限等缺点。因此，高导电填料含量的碳纳米管(CNT)、石墨烯、MXene膜或其纸因轻薄和高屏蔽性能而被广泛研究。相比于石墨烯和MXene，CNT具有优异的化学稳定性和工业化制备的能力。巴基纸(Buckypaper，BP)是一种由缠结的碳纳米管组成的轻质、自支撑的导电薄膜，由于其具有高导电性，在电磁屏蔽、热管理材料等方面具有巨大的潜力。但目前制备的巴基纸的拉伸强度和断裂伸长率分别约为6MPa和2％，较差的柔韧性限制了其进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细菌纤维素改性巴基纸及其制备方法和应用，所制备的细菌纤维素改性巴基纸在具有优异柔韧性的同时，具有优异的电导率、热导率、焦耳加热、电磁屏蔽性能和湿度传感性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种细菌纤维素改性巴基纸的制备方法，包括以下步骤：

将细菌纤维素水分散液和碳纳米管水分散液混合，进行改性，得到细菌纤维素改性巴基纸。

优选的，所述细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的直径为50～100nm，长度为20～200μm。

优选的，所述细菌纤维素水分散液的浓度为0.1～5mg/mL。

优选的，所述碳纳米管的直径为5～50nm，长度为1～1000μm。

优选的，所述碳纳米管水分散液的浓度为0.1～2mg/mL。

优选的，所述细菌纤维素水分散液和碳纳米管水分散液的质量比为(1:9)：(9:1)。

优选的，所述真空抽滤的真空度为0.05～0.5MPa。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的细菌纤维素改性巴基纸，包括碳纳米管和细菌纤维素，所述碳纳米管和细菌纤维素相互缠结形成穿插网络结构。

优选的，所述细菌纤维素改性巴基纸的厚度为10～200μm。

本发明提供了上述技术方案所述细菌纤维素改性巴基纸在柔性可穿戴热管理、电磁屏蔽或传感器领域中的应用。