[发明专利]一种超导－金属－高分子复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种对压力敏感，耐高电压，且在液氮温区有一定的磁悬浮现象的压敏导电复合材料，特别涉及一种压敏超导-金属-高分子复合材料及其制备方法。

背景技术：

1998年英国Peratech公司研制出一种对压力敏感的导电橡胶材料QTC，并申请了专利，其专利申请号为PCT/GB98/00206。2006年河南师范大学物理与信息工程学院研制成功了一种新型的压敏导电橡胶并于2007年8月申请了专利，其专利申请号为20071004951.7。QTC和新型压敏导电橡胶的研制成功对于压敏导电橡胶在压力传感器，防爆开关，大变阻范围的变阻器等方面的应用起了重要作用。在制作压力传感器时，压力可直接作用在材料上。压力传感器的敏感性可以通过改变填料的比例或材料的形状获得。当制作防爆开关时，可以有效防止电流的突变产生的电火花。而在制作有触觉功能的机器人时，由于橡胶固有的弹性，使之更适合用来制作仿真机器人。然而，QTC和新型压敏导电橡胶都是将金属粉末直接掺入高分子基体中在应用过程中，金属粉末不可避免地有一定的氧化层产生。而且，压敏导电橡胶在没有被压缩的时候的击穿电场强度一般都在50000V/m以下。

QTC和压敏复合材料的电阻率可在比较小的压力下变化12个数量级。而超导-高分子复合材料在没有受压时的电阻率为10¹⁸Ω·cm。当样品受到足够的压力(未破坏)时，电阻率可达到10⁶Ω·cm。当在超导-高分子复合材料中加入很少量的镍粉，形成超导-金属-高分子复合材料时，复合材料的电阻率最低可以达到10³Ω·cm。因此，超导-金属-高分子复合材料的电阻率可以变化高达15个数量级。但是其电阻对于压力的敏感性比压敏导电橡胶差，更加适合于较大压力的情况。

超导-金属-高分子复合材料的主要特点是：用模具硅胶作为基体材料，在常温下样品的电阻率随温度的变化不大；用钇系超导材料YBa₂Cu₃O_7-δ或者Bi系超导材料Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀等高温超导材料作为基本填充材料，不会出现填充物被氧化的情况；基本填充材料是高温超导材料，在液氮温区有一定的磁悬浮现象。超导-金属-高分子复合材料中虽然加入了一定量的镍粉，但是所加镍粉量在复合材料中所占的比例很小，暴露在空气中的镍粉粒子更少，因而，与压敏导电橡胶相比较，超导-金属-高分子复合材料的导电性能会更加稳定，使用寿命也会更长。大量实验证明，超导-金属-高分子复合材料的击穿场强远远高于压敏导电橡胶的击穿场强。由于这种复合材料在液氮温区有一定的磁悬浮效应，使得它们在现代工业中有潜在的应用价值。

发明内容：

本发明的目的是提供一种有压阻效应的超导-金属-高分子复合材料以及材料容易得到且工艺简单的制备方法。本发明的技术方案是

1、一种超导-金属-高分子复合材料，包括硅胶、高温超导材料粉末和镍粉，其特征在于：硅胶与高温超导材料粉末的重量比为1∶3.5-5，镍粉的含量为0-0.08份。当复合材料中不含有镍粉时复合材料为超导-高分子复合材料。

2、如技术方案1中一种超导-金属-高分子复合材料，其特征在于：所述硅胶为模具硅胶，其中高温超导材料和镍粉的粒度均不大于74μm。

3、一种超导-金属-高分子复合材料的制备方法，其特征在于有以下步骤：

(1)配料，按重量比，将3.5-5份超导粉末和0-0.08份镍粉与1份硅胶混合，并加入适量有机苯溶液搅拌均匀成粘稠胶料。

(2)第一次固化，将0.01-0.015份固化剂加入到上述胶料中放入恒温箱中在45-85℃下固化4小时后取出并粉碎。

(3)第二次固化，将0.02-0.04份固化剂与上述固化后的粉料充分混合后在30-50℃恒温固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复合材料。

附图说明：

附图中曲线1为本发明中的超导-高分子复合材料的压力电阻曲线图。曲线2为本发明中掺入0.03份镍粉后的超导-金属-高分子复合材料的压力电阻曲线图。附图中两条曲线所对应的复合材料中的超导粉末与高分子基体材料的配比相同。

具体实施方式：

本发明有以下实施例：

实施例1、