專利名稱：一種超導(dǎo)－金屬－高分子復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對壓力敏感，耐高電壓，且在液氮溫區(qū)有一定的磁懸 浮現(xiàn)象的壓敏導(dǎo)電復(fù)合材料，特別涉及一種壓敏超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1998年英國Peratech公司研制出 一種對壓力敏感的導(dǎo)電橡膠材料 QTC，并申請了專禾U，其專利申請?zhí)枮镻CT/GB98/00206。 2006年河南師 范大學(xué)物理與信息工程學(xué)院研制成功了一種新型的壓敏導(dǎo)電橡膠并于 2007年8月申請了專利，其專利申請?zhí)枮?0071004951.7。 QTC和新型壓 敏導(dǎo)電橡膠的研制成功對于壓敏導(dǎo)電橡膠在壓力傳感器，防爆開關(guān)，大變 阻范圍的變阻器等方面的應(yīng)用起了重要作用。在制作壓力傳感器時，壓力 可直接作用在材料上。壓力傳感器的敏感性可以通過改變填料的比例或材 料的形狀獲得。當(dāng)制作防爆開關(guān)時，可以有效防止電流的突變產(chǎn)生的電火 花。而在制作有觸覺功能的機(jī)器人時，由于橡膠固有的彈性，使之更適合 用來制作仿真機(jī)器人。然而，QTC和新型壓敏導(dǎo)電橡膠都是將金屬粉末直 接摻入高分子基體由在應(yīng)用過程中，金屬粉末不可避免地有一定的氧化 層產(chǎn)生。而且，壓敏導(dǎo)電橡膠在沒有被壓縮的時候的擊穿電場強(qiáng)度一般都 在50000V/m以下。
QTC和壓敏復(fù)合材料的電阻率可在比較小的壓力下變化12個數(shù)量級。 而超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料在沒有受壓時的電阻率為1018Q cm。當(dāng)樣品受到 足夠的壓力(未破壞)時，電阻率可達(dá)到106Q*cm。當(dāng)在超導(dǎo)-高分子復(fù) 合材料中加入很少量的鎳粉，形成超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料時，復(fù)合材 料的電阻率最低可以達(dá)到103Q*cm。因此，超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料的 電阻率可以變化高達(dá)15個數(shù)量級。但是其電阻對于壓力的敏感性比壓敏導(dǎo) 電橡膠差，更加適合于較大壓力的情況。
超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料的主要特點(diǎn)是用模具硅膠作為基體材料，
在常溫下樣品的電阻率隨溫度的變化不大；用釔系超導(dǎo)材料YBa2Cu307_s 或者Bi系超導(dǎo)材料Bi2Sr2Ca2Cu30n)等高溫超導(dǎo)材料作為基本填充材料， 不會出現(xiàn)填充物被氧化的情況；基本填充材料是高溫超導(dǎo)材料，在液氮溫 區(qū)有一定的磁懸浮現(xiàn)象。超導(dǎo)_金屬-高分子復(fù)合材料中雖然加入了一定量 的鎳粉，但是所加鎳粉量在復(fù)合材料中所占的比例很小，暴露在空氣中的 鎳粉粒子更少，因而，與壓敏導(dǎo)電橡膠相比較，超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材 料的導(dǎo)電性能會更加穩(wěn)定，使用壽命也會更長。大量實(shí)驗(yàn)證明，超導(dǎo)-金屬 -高分子復(fù)合材料的擊穿場強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于壓敏導(dǎo)電橡膠的擊穿場強(qiáng)。由于這種 復(fù)合材料在液氮溫區(qū)有一定的磁懸浮效應(yīng)，使得它們在現(xiàn)代工業(yè)中有潛在 的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有壓阻效應(yīng)的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料以 及材料容易得到且工藝簡單的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
1、 一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料，包括硅膠、高溫超導(dǎo)材料粉末和
鎳粉，其特征在于硅膠與高溫超導(dǎo)材料粉末的重量比為1: 3.5—5，鎳粉
的含量為0—0.08份。當(dāng)復(fù)合材料中不含有鎳粉時復(fù)合材料為超導(dǎo)-高分子 復(fù)合材料。
2、 如技術(shù)方案1中一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料，其特征在于所
述硅膠為模具硅膠，其中高溫超導(dǎo)材料和鎳粉的粒度均不大于74um。
3、 一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征在于有以下步
驟
(1) 配料，按重量比，將3.5—5份超導(dǎo)粉末和0—0.08份鎳粉與1 份硅膠混合，并加入適量有機(jī)苯溶液攪拌均勻成粘稠膠料。
(2) 第一次固化，將0.01—0.015份固化劑加入到上述膠料中放入恒 溫箱中在45—85"下固化4小時后取出并粉碎。
(3) 第二次固化，將0.02—0.04份固化劑與上述固化后的粉料充分混 合后在30—5(TC恒溫固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù) 合材料。


附圖中曲線1為本發(fā)明中的超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料的壓力電阻曲線圖。
曲線2為本發(fā)明中摻入0.03份鎳粉后的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料的壓力 電阻曲線圖。附圖中兩條曲線所對應(yīng)的復(fù)合材料中的超導(dǎo)粉末與高分子基 體材料的配比相同。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明有以下實(shí)施例 實(shí)施例1、
(1) 配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，3.5份200目的高溫 超導(dǎo)粉末與適量的99.8%濃度的甲苯進(jìn)行稀釋，攪拌均勻直至為比較粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入50。C的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，4小時后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.024份固化劑，攪拌混合后， 在3(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料。
實(shí)施例2、
(1) 配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，4份200目的高溫超 導(dǎo)粉末與適量的99.8%濃度的甲苯稀釋，攪拌均勻直至為粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入7(TC的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，3小時后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化劑，攪拌混合后， 在4(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料。
實(shí)施例3、
(1) 配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，5份200目的高溫超 導(dǎo)粉末與適量的99.8%濃度的甲苯稀釋，攪拌均勻直至為粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入7(TC的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，3小時后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化劑，攪拌混合后， 在4(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料。
實(shí)施例4、
(l)配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，4份200目的高溫超
導(dǎo)粉末，將0.02份的200目的鎳粉和高溫超導(dǎo)材料粉末一起放入研缽中研 磨至充分混合后混入模具硅膠中與適量的99.8%濃度的甲苯稀釋，攪拌均 勻直至為粘稠，盡量避免填料下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入8(TC的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，3.5小時后(取出時膠體應(yīng)比較濕潤) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.034份固化劑，攪拌混合后， 在5(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料。
實(shí)施例5、
(1) 配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，4份200目的高溫超 導(dǎo)粉末，將0.05份的200目的鎳粉和高溫超導(dǎo)材料粉末一起放入研缽中研 磨至充分混合后混入模具硅膠中與適量的99.8%濃度的甲苯稀釋，攪拌均 勻直至為粘稠，盡量避免填料下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入5(TC的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，4小時后(取出時膠體應(yīng)比較濕潤) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化劑，攪拌混合后， 在3(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料。
實(shí)施例5、
(1) 配料，各組分按重量比，取模具硅膠l份，4份200目的高溫超 導(dǎo)粉末，將0.08份的200目的鎳粉和高溫超導(dǎo)材料一起放入研缽中研磨至 充分混合后混入模具硅膠中與適量的99.8%濃度的甲苯稀釋，攪拌均勻直 至為粘稠，盡量避免鎳粉下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠膠料中加入0.012份固化劑，加蓋后放 入5(TC的恒溫箱中進(jìn)行第一次固化，4小時后(取出時膠體應(yīng)比較濕潤) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化劑，攪拌混合后， 在3(TC恒溫箱固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1、一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料，包括硅膠、高溫超導(dǎo)材料粉末和鎳粉，其特征在于硅膠與高溫超導(dǎo)材料粉末的重量比為1∶3.5-5，鎳粉的含量為0-0.08份。當(dāng)復(fù)合材料中不含有鎳粉時復(fù)合材料為超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料。
2、 如權(quán)利要求1的一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料，其特征在于所述硅膠為模具硅膠，其中高溫超導(dǎo)材料粉末和鎳粉的粒度均不大于74um。
3、 一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料的制備方法，其特征在于有以下步驟(1) 配料，按重量比，將3.5_5份超導(dǎo)粉末和0—0.08份鎳粉與1 份硅膠混合，并加入適量有機(jī)苯溶液攪拌均勻成粘稠膠料。(2) 第一次固化，將0.01—0.015份固化劑加入到上述膠料中放入恒 溫箱中在45—85'C下固化4小時后取出并粉碎。(3) 第二次固化，將0.02—0.04份固化劑與上述固化后的粉料充分混 合后在30—5(TC恒溫固化48小時，即制成本發(fā)明的超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù) 合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)-金屬-高分子復(fù)合材料，其特征是隨著所受壓力的增加，復(fù)合材料的電阻率大大減小，填料本身是氧化物超導(dǎo)體或氧化物超導(dǎo)體加上極少量的不易被氧化的金屬粉，導(dǎo)電性能穩(wěn)定，使用壽命更長，并且擊穿電場強(qiáng)度不小于6×10⁵V/m，超導(dǎo)-高分子復(fù)合材料在液氮溫區(qū)有一定的磁懸浮效應(yīng)。
文檔編號C08L83/00GK101200592SQ20071018056
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者常方高, 楓 楊, 王少祥 申請人:河南師范大學(xué)