[发明专利]一种导电复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电复合材料及其制备方法，该导电复合材料的活性组分为rGO和P(St‑X)@PANI，载体为织物，其中，所述rGO、P(St‑X)@PANI和织物的质量比为1～2：1：50～100，所述X为丙烯酸、甲基丙烯酸或2‑乙基丙烯酸中的一种，并提供该导电复合材料的制备方法，本发明的导电复合材料中rGO层被P(St‑X)@PANI导电微球所隔离，这样整个复合材料可作为导电电极应用于高灵敏压力传感器的制备，具有良好应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种导电复合材料及其制备方法，属于导电复合材料技术领域。

背景技术

导电复合材料是目前研究极为活跃的一个领域，其中以织物为基材浸渍导电聚合物制备的导电复合材料因工艺简单且具有较好的柔性而成为了研究的热点。该类材料的研究成果也被不断报道，例如PET/rGO、Cotton/rGO、PET/PANI、Cotton/PPY及PET/PEDOT：PSS等。其中氧化石墨烯因具有较大的比表面积和较多的极性基团(羧基、环氧基和羟基等)极性基团，使得其更容易与纤维进行结合，然后还原得到织物/rGO复合材料显示出了优异的导电性能。近几年，织物/rGO复合材料被用于压力传感器件的设计，展示出了较为广阔的应用前景。但是，织物/rGO复合材料由于受压形变有限导致其构建的压力传感器对于微小外力的感应灵敏度较低。本发明通过静电吸引将制备的P(St-X)@PANI导电微球夹杂在还原氧化石墨烯层之间，构造层层叠加的结构可有效感知微小外力的作用。

在前期的研究中，Lin Zhang等人[Thiolated Graphene@Polyester Fabric-Based Multilayer Piezoresistive Pressure Sensors for Detecting Human Motion,ACS Appl.Mater.Interfaces,2018,10：41784-41792]将PET织物经过表面等离子刻蚀后浸渍氧化石墨烯，然后利用硫脲进行硫醇化制备导电复合材料后构建多层织物的压力传感器。该传感器表现出了较好的压力传感效果，但多层结构必然带来传感器体积的增加。清华大学微纳电子系任天令教授团队教授[Graphene Textile Strain Sensor with NegativeResistance Variation for Human Motion Detection,ACS Nano,2018,12：9134-9141]基于高温还原石墨烯，将石墨烯与织物相结合，不需要传统的高分子聚合物进行塑封，真正实现了器件与衣物的完美融合，并通过电阻变化对人体各种运动进行监测。但是该研究仍然存在微小外力作用下灵敏度低得问题。

以往织物/rGO复合材料应用于压力传感器设计就是利用织物发生形变带动纤维上还原氧化石墨烯的接触变化来实现信号的监测，但在外力较小时织物发生形变并不明显，这时压力传感器的灵敏度相对较低。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的旨在提供一种用于提高压力传感器灵敏度的导电复合材料；本发明的第二目的旨在提供该导电复合材料的制备方法。

技术方案：本发明的导电复合材料，导电复合材料的活性组分为rGO，载体为P(St-X)@PANI和织物，其中，所述rGO、P(St-X)@PANI和织物的质量比为1～2：1：50～100，所述X为丙烯酸、甲基丙烯酸或2-乙基丙烯酸中的一种。

本发明的导电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将苯乙烯、水和丙烯酸衍生物混合，在氮气保护下反应，加入过硫酸胺溶液继续反应得到P(St-X)微球乳液，重复离心清洗后烘干得到P(St-X)微球粉末，其中，过硫酸胺、苯乙烯、水和丙烯酸衍生物的摩尔比为0.1～0.2：1：60：1～5；