本發(fā)明屬于新材料，具體涉及一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、導(dǎo)電薄膜在柔性電子、可穿戴設(shè)備、近場通訊天線等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而，基于導(dǎo)電薄膜構(gòu)建的柔性電子器件在使用過程中常常會(huì)發(fā)生刮傷、磨損、破裂、以及老化等問題，會(huì)導(dǎo)致器件失靈報(bào)廢或者靈敏度降低，縮短器件的使用壽命。為此，研究者們開始從材料方面去開發(fā)具備自愈合功能的導(dǎo)電薄膜。在使用過程中，當(dāng)自愈合導(dǎo)電薄膜因外界刺激而受到損傷后，能夠自發(fā)或者被動(dòng)修復(fù)微小損傷，使導(dǎo)電薄膜的性質(zhì)恢復(fù)到接近或達(dá)到原來的狀態(tài)，提升導(dǎo)電薄膜的耐用性，延長其使用壽命，降低其維護(hù)成本。研究者大多使用具有自愈能力的有機(jī)高分子與導(dǎo)電介質(zhì)復(fù)合制備自愈合導(dǎo)電材料，然而，這些有機(jī)高分子一般具有毒性、不環(huán)保、難以回收并造成環(huán)境污染等問題。此外，大多導(dǎo)電薄膜還缺乏自粘合性，需要額外的膠帶、粘結(jié)劑等將導(dǎo)電薄膜固定在基體表面，這不可避免地會(huì)產(chǎn)生摩擦而影響實(shí)際應(yīng)用效果。因此，開發(fā)一種具備自愈合、自粘性、綠色環(huán)保的柔性導(dǎo)電薄膜具有重要的意義，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明采用棉花為原材料，通過對棉花進(jìn)行化學(xué)氧化改性處理，并將其與導(dǎo)電材料復(fù)合，開發(fā)了一種具備自愈合、自粘性、綠色環(huán)保的柔性導(dǎo)電薄膜。并利用其自愈合和自粘性，開發(fā)了一種將導(dǎo)電薄膜組裝成各種復(fù)雜形狀，以及與pva、纖維素基薄膜、玻璃、紙等融合在一起的方法。本專利開發(fā)的自愈合、自粘性、綠色環(huán)保的柔性導(dǎo)電薄膜在柔性電子、復(fù)雜電路、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

2、本發(fā)明的目的在于：提供一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法。所得的自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品可以組裝成各種復(fù)雜形狀的方法。

3、本發(fā)明的又一目的在于：將上述自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜融合在多種基體表面制備柔性器件產(chǎn)品的應(yīng)用。

4、本發(fā)明目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

5、一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法，步驟為：

6、(1)將天然棉花放入含有氧化試劑的溶液中進(jìn)行氧化改性處理，在氧化改性處理過程中，通過加入naoh調(diào)節(jié)溶液的ph值，使其處于8-11之間；

7、(2)將步驟(1)氧化改性后的棉花纖維在水溶液中進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)械剪切處理，形成改性的棉花纖維懸浮液；

8、(3)將步驟(2)所得改性的棉花纖維懸浮液與導(dǎo)電材料分散液混合；

9、(4)將步驟(3)所得混合液組裝成自愈合、自粘性的柔性導(dǎo)電薄膜。

10、步驟(1)中，所述氧化試劑為2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧自由基(tempo)、溴化鈉(nabr)、和次氯酸鈉(naclo)的組合；并且，棉花、tempo、nabr和naclo的質(zhì)量之比為12：(0.01～0.8)：(0.5～5)：(30～200)。

11、或者，所述氧化試劑為2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧自由基(tempo)、溴化鈉(nabr)和亞氯酸鈉(naclo2)的組合，并且，棉花、tempo、nabr和naclo2的質(zhì)量之比為12：(0.01～0.8)：(0.5～5)：(50～300)。

12、步驟(3)中，改性的棉花纖維懸浮液與導(dǎo)電材料分散液混合后，改性的棉花纖維和導(dǎo)電材料的質(zhì)量之比為1：(0.04～1.5)。

13、所述導(dǎo)電材料為ag、cu或ni的納米線或納米顆粒，碳材料，或者聚吡咯高分子材料。

14、步驟(4)中，組裝方式為真空抽濾、自然烘干、熱壓或旋涂。

15、本發(fā)明提供一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品，根據(jù)上述方法制備獲得，具有自愈合和自粘性。具體表現(xiàn)在：在水潤濕輔助情況下，剪開的導(dǎo)電薄膜可以自動(dòng)愈合在一起；在水潤濕輔助情況下，導(dǎo)電薄膜疊放后依靠其自粘性便可融合在一起；在水潤濕輔助情況下，導(dǎo)電薄膜可以保持住彎曲變形時(shí)狀態(tài)，自然晾干后，形成各種復(fù)雜形狀，可用于各種復(fù)雜電路、電子器件的設(shè)計(jì)等。將本發(fā)明的自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜產(chǎn)品用于制備柔性電子、復(fù)雜電路或可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。具體步驟如下：

16、(1)用水將基體潤濕；

17、(2)將導(dǎo)電薄膜放在上述基體表面；

18、(3)自然晾干后，導(dǎo)電薄膜便融合在基體上。

19、所述基體包括纖維素薄膜、聚乙烯醇pva、紙或者玻璃。

20、本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：

21、(1)本發(fā)明的制備方法工藝簡單，成本低、易于大批量工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。

22、(2)本發(fā)明利用天然植物纖維棉花為原料，儲(chǔ)量豐富易得，屬于天然植物纖維，制備的柔性導(dǎo)電薄膜不僅具有自愈合性，還具有自粘性和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

23、(3)本發(fā)明利用導(dǎo)電薄膜的自愈合和自粘性，在水潤濕的輔助下，可以簡單、快速修復(fù)受損的導(dǎo)電薄膜；以及組裝成各種復(fù)雜形狀、與多種基體融合，用于柔性電子、復(fù)雜電路、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氧化試劑為2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧自由基tempo、溴化鈉nabr、和次氯酸鈉naclo的組合；并且，棉花、tempo、nabr和naclo的質(zhì)量之比為12：(0.01～0.8)：(0.5～5)：(30～200)。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氧化試劑為2,2,6,6-四甲基吡啶-1-氧自由基tempo、溴化鈉nabr和亞氯酸鈉naclo2的組合，并且，棉花、tempo、nabr和naclo2的質(zhì)量之比為12：(0.01～0.8)：(0.5～5)：(50～300)。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，改性的棉花纖維懸浮液與導(dǎo)電材料分散液混合后，改性的棉花纖維和導(dǎo)電材料的質(zhì)量之比為1：(0.04～1.5)。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述導(dǎo)電材料為ag、cu或ni的納米線或納米顆粒，碳材料，或者聚吡咯高分子材料。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，組裝方式為真空抽濾、自然烘干、熱壓或旋涂。

7.一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜，其特征在于，是通過權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述制備方法制得的，具有自愈合和自粘性，表現(xiàn)在：在水潤濕輔助情況下，導(dǎo)電薄膜疊放后依靠其自粘性便可融合在一起，或保持住彎曲變形時(shí)狀態(tài)，自然晾干后，形成各種復(fù)雜形狀。

8.將權(quán)利要求7所述的自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜用于制備柔性電子、復(fù)雜電路或可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。

9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟為：

10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述基體包括纖維素薄膜、聚乙烯醇pva、紙或者玻璃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自愈合、自粘性柔性導(dǎo)電薄膜的制備方法與應(yīng)用。制備方法包括：a.對棉花進(jìn)行化學(xué)氧化改性處理；b.將化學(xué)氧化改性的棉花纖維懸浮液與導(dǎo)電材料分散液混合；c.用真空抽濾將混合溶液抽濾成膜，即得到具有自愈合、自粘性的柔性導(dǎo)電薄膜。此外，本發(fā)明還開發(fā)了一種將此導(dǎo)電薄膜組裝成各種復(fù)雜形狀，以及與纖維素基薄膜、PVA、玻璃、紙等融合在一起的方法，開拓此導(dǎo)電薄膜在柔性電子、復(fù)雜電路、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：張文杰,黃正宏,何志霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17