[发明专利]纳米纤维素/二硫化钼压电复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了纳米纤维素/二硫化钼压电复合薄膜的制备方法，将纤维素纳米纤维分散到去离子中，超声处理并离心，得到纳米纤维素水分散液，低温下保存；将二硫化钼粉末和三乙醇胺混合分散或将二硫化钼粉末和甘油/尿素混合分散后取上清液，将上清液与去离子水搅拌共混、真空抽滤，将最后一次抽滤产物分散于去离子水中，干燥制成二硫化钼纳米片；将所得二硫化钼纳米片加入到纳米纤维素水分散液中，超声分散后除掉气泡，倒入模具干燥成膜。随着二硫化钼的加入，复合膜的层状结构变得更加明显，层状结构变得更加有序，表现出良好的结构相容性。且堆叠的二硫化钼片较少，截面的缺陷也较少，表明二硫化钼纳米片在纳米纤维素基体中分散较好。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纳米纤维素/二硫化钼压电复合薄膜的制备方法。

背景技术

压电材料可以把机械能转化为电能，自从居里兄弟发现压电效应以来，压电材料得到了长远的发展，现如今其已在可穿戴传感设备、纳米发电机等领域得到应用。压电陶瓷具有压电效应大的优点，但因其成型加工困难，被限制了使用。压电聚合物PVDF，容易成型、柔韧性好，但其与压电陶瓷相比压电性能相差甚远，并且其在加工合成中有有毒的氟参与，对环境具有一定的污染。生物质材料纤维素具有绿色无污染，生物相容性好，来源丰富，易加工的特点，可用于能量收集设备和传感器件中，但天然木材及纤维素的压电性能较差，如果要将纤维素作为压电材料用于电子器件中使用，必须增强其压电性能。极化、增加定向偶极子和添加高压电填料是增强纤维素基压电材料的有效方法，然而因为纤维素本身的性质，极化和增加定向偶极子并不能对纤维素的压电性能有质的提高。

发明内容

本发明目的在于提供以纳米纤维素和二硫化钼制备压电复合材料的方法，所得压电复合膜具有高的压电应变常数，可迅速将商用电容器充电并能点亮LED灯。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

纳米纤维素/二硫化钼压电复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)纤维素纳米纤维分散液的制备

将纤维素纳米纤维分散到去离子中，超声处理并离心，得到纳米纤维素水分散液，低温下保存；

(2)二硫化钼纳米片的制备

将二硫化钼粉末和三乙醇胺混合分散后取上清液，将上清液与去离子水搅拌共混、真空抽滤，将最后一次抽滤产物分散于去离子水中，干燥制成二硫化钼纳米片；

或将二硫化钼粉末与甘油、尿素混合分散后取上清液，将上清液与去离子水搅拌共混、真空抽滤，将最后一次抽滤产物分散于去离子水中，干燥制成二硫化钼纳米片；

(3)压电复合薄膜的制备

将所得二硫化钼纳米片加入到所得纳米纤维素水分散液中，超声分散后除掉气泡，倒入模具中，干燥成膜。

按上述方案，所述纤维素纳米纤维为氧化纤维素纳米纤维、细菌纤维素纳米纤维，海藻纤维素纳米纤维、海鞘纤维素纳米纤维的一种。

按上述方案，步骤(1)中的分散方式包括机械搅拌、超声细胞破碎仪、高速水冲击处理等中的一种或多种。

按上述方案，步骤(1)采用氧化纤维素纳米纤维，含水量在70～90wt％之间，所得分散液浓度在0.05～7wt％之间。

按上述方案，步骤(1)中超声处理时间为2～60min；离心转速为4000～9000rpm。

按上述方案，步骤(1)中纳米纤维素水分散液保存温度为0～10℃。

按上述方案，步骤(2)中的二硫化钼、三乙醇胺的质量比为1:5～100。

按上述方案，步骤(2)中搅拌时间为0.5～72h；搅拌转速为500～2000rpm。