[发明专利]一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法

说明书

一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法，涉及材料改性技术领域。本发明的目的是要解决传统聚合物材料电阻率高、适用范围窄以及表面沉积电极材料柔性差、电阻率不可调节且与基体兼容性不好等问题。方法：一、在真空环境下，采用离子对聚合物材料进行辐照，得到辐照后的聚合物材料；二、对辐照后的聚合物材料进行激光退火处理或闪光灯退火处理，得到改性后的聚合物材料。本发明可获得一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法。

技术领域

本发明涉及材料改性技术领域。

背景技术

聚合物一般指高分子化合物，相对分子质量为数千甚至数百万，主要由分子量很高的大分子链或大分子网络连接结构组成。在使用性能方面，聚合物因其自身分子量较大，一般都以固体或者凝胶形式存在，具有优良的机械性能，并且其密度较低；聚合物材料分子链长度较长，分子链的直径远小于其长度，因此一般具有高弹性以及高可塑性，兼具优良的耐腐蚀性能和耐辐射性能，现广泛应用于电子信息材料及航天器材料的柔性基底和包装材料等。但聚合物材料良好的介电性能使得其在各领域的应用存在局限。聚合物材料一般具有高的电阻率，通常是绝缘材料。对于在聚合物电容器和电子材料应用中，常常需要在其表面沉积金属或导电镀层以提高表面电导率，但是这种镀层通常柔性较差，与基体之间热膨胀系数差异很大、力学性能差异较大，极易引起脱层失效，在储存、运输和安装过程中也会出现裂纹、脱层等问题。因此，在聚合物表面形成具有低电阻率、柔性和与聚合物基体兼容性好的表面导电层，在电子器件和航空航天等领域具有重要的应用潜力和需求。在航天领域常用的聚酰亚胺材料，其电阻率可高达10¹⁵Ohm·cm～10¹⁷Ohm·cm量级，常常沉积锗、镀铝作为热控机器表面导电层，这些均因表面导电层与基体在结构、力学性能、热性能的巨大差异，而存在脱层、不能折叠等诸多问题，大大降低了其在电子器件领域中的应用。

目前常用离子束辐照的方法改善聚合物材料的光学、电学性能，离子辐照后能够明显观察到材料电阻率降低，这主要是由于聚合物材料在受到重离子辐照后，其损伤区域内产生了大量的自由基，并出现类石墨化结构，其表面结构随着离子注量的升高由离域化状态向局域化状态转变，故而载流子浓度升高，在宏观上表现为电阻率降低，载流子输运性能提高。但通常当离子的能量、注量增加到一定程度时，电阻率变化开始缓慢且趋于饱和，此时其电阻率值还不足以满足电学性能需求，并且电阻率变化的同时材料内部载流子特性变化未作控制。

发明内容

本发明的目的是要解决传统聚合物材料电阻率高、适用范围窄以及表面沉积电极材料柔性差、电阻率不可调节且与基体兼容性不好等问题，而提供一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法。

一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法，按以下步骤完成：

一、在真空环境下，采用离子对聚合物材料进行辐照，得到辐照后的聚合物材料，辐照通量为1×10⁸cm^-2·s^-1～1×10¹⁶cm^-2·s^-1，离子注量为1×10¹¹cm^-2～2×10¹⁹cm^-2；

二、对步骤一中得到的辐照后的聚合物材料进行激光退火处理或闪光灯退火处理，得到改性后的聚合物材料。

本发明的有益效果：

本发明一种聚合物绝缘材料表面原位制备柔性电阻的方法，主要包括以下步骤：(1)对聚合物材料进行离子辐照，初步降低其电阻率；(2)利用闪光灯退火、快速激光退火等方法，对离子辐照后的聚合物材料进行进一步改性，最后得到柔性、电阻率可调且与聚合物基体材料兼容性好的复合材料。