[发明专利]一种二维纳米片-聚合物柔性复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种二维纳米片-聚合物柔性复合薄膜，其特征在于，由二维纳米片和聚合物基体制备而成；

所述二维纳米片由具有钙钛矿结构的(Ca, Sr)₂(Nb, Ta)₃O₁₀体系中的任意一种或一种以上材料制备而成；

所述二维纳米片的长度和宽度均为0.1-1 μm，厚度为1-2 nm，所述二维纳米片-聚合物柔性复合薄膜的厚度为1-100 μm；

所述二维纳米片的质量分数为0.1%-20%、聚合物的质量分数为80%-99.9%；

所述二维纳米片-聚合物柔性复合薄膜的制备方法步骤如下：

1）制备具有钙钛矿结构的(Ca, Sr)₂(Nb, Ta)₃O₁₀二维纳米片，采用液相剥离法，包括如下步骤：

高温烧结合成KCa₂Nb₃O₁₀材料：将原料碳酸钾、碳酸钙、五氧化二铌按摩尔比1:2:3进行混合研磨30-60 min，然后在1000-1300 ℃的温度下烧结10-15 h；

质子交换反应合成HCa₂Nb₃O₁₀·1.5H₂O材料：将合成的KCa₂Nb₃O₁₀材料与浓度为1~10mol/L的硝酸按摩尔比为1:1混合后，置于振荡器上，进行质子交换反应48-72 h，过滤，将得到的样品用电阻率大于18 MΩ的超纯水洗去表面残余的硝酸；

前驱体材料HCa₂Nb₃O₁₀·1.5H₂O剥离成二维纳米片：将合成的HCa₂Nb₃O₁₀·1.5H₂O材料与四丁基氢氧化铵溶液按摩尔比1:1混合，在机械振荡器上振荡10天进行剥离，即得二维纳米片；

2）二维纳米片与聚合物复合成膜，采用流延工艺制备，包括如下步骤：

将二维纳米片超声分散至有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺溶液中，形成稳定悬浮液，然后加入聚合物基体，搅拌24-48 h，至充分溶解；

将聚合物和二维纳米片的混合物流延成所需厚度的薄膜，在40-80 ℃下烘干，收集得到的复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的二维纳米片-聚合物柔性复合薄膜，其特征在于，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的任意一种或一种以上材料制备而成。