[发明专利]一种自支撑的柔性导电超疏水薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种自支撑的柔性导电超疏水薄膜及其制备方法，所述自支撑的柔性导电超疏水薄膜，包括薄膜材料的表面微观结构设计。所述制备方法包括：采用溶剂‑非溶剂的方法使导电纳米材料在液相体系表面形成自支撑的柔性导电超疏水薄膜，高分子聚合物在液相体系表面对导电纳米材料的微观结构的有效调控是导电和超疏水性能协同的重要条件；本发明工艺简单。无需昂贵的制备仪器、高温作用和催化剂，耗时少，可大规模连续收集薄膜材料；本发明生产的自支撑薄膜具有很好的强度，能够形成稳定的自支撑结构，同时导电性能良好，超疏水性能稳定，具有一定的弹性导电超疏水的性能，可以有效提升柔性导电超疏水电子设备的性能。

技术领域

本发明属于功能性膜的制备技术领域，具体涉及一种自支撑的柔性导电超疏水薄膜的制备方法。

背景技术

随着工业和科技的发展，柔性传感器薄膜材料已经从最初的金属导电材料，逐渐发展成具有导电效应的纳米粒子复合的多功能的柔性传感器材料。赋予导电柔性薄膜超疏水性能，能够使柔性导电电子器件在严苛的环境下持续工作，例如在高湿的环境，深海检测，生物医疗，光电子器件等领域得到广泛的应用。在智能可穿戴领域，因传感器需要应用到人体上，因此对柔性传感器的导电性能具有一定要求，然而，与超疏水性能的结合能够有效的提升传感器的工作稳定性，使得传感器能够独立的应用到人体上并且能够在复杂的人体外部环境中稳定工作。目前制备导电或者超疏水薄膜的方法有Langmuir-Blodget界面成膜法(中国专利CN106409428A)，刻蚀法，层层组装法(中国专利CN109455708A)，模板法(中国专利CN102810360A，CN106486209A)，涂层法(中国专利107915857A)，喷墨打印(ACSAppl.Mater.Interfaces)等。一般的柔性超疏水传感器常采用将导电纳米材料涂覆到柔性基材上制备具有多级粗糙结构的导电网络将超疏水性能与导电性能结合起来；或者采用特殊的技术对柔性基材进行表面微观结构处理，制备微纳粗糙结构，再赋予材料导电性能。这些方法制备的柔性导电超疏水材料都存在一个共同的特点，就是导电超疏水层与基材的结合牢度问题，另外现有方法无法实现柔性导电超疏水功能性薄膜的大面积生产。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种简单高效的方法来制备自支撑的柔性导电超疏水薄膜的方法，该方法能够在柔性界面上调控薄膜材料的微观结构实现导电与超疏水性能的协同效应。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种自支撑的柔性导电超疏水薄膜的制备方法，采用溶剂-非溶剂的方法使导电纳米材料在液相体系表面形成自支撑的柔性导电超疏水薄膜；首先，制备CNT/TPE的混合溶液；然后，将制备的CNT与TPE混合溶液注入水中，使CNT与TPE溶液在空气/水的界面上成膜；最后，将水面上的CNT/TPE膜，转移出空气/水的界面，并进行干燥，得到自支撑的柔性导电超疏水薄膜。

具体按照以下步骤实施：

步骤1：制备TPE溶液

步骤2：制备CNT与TPE混合溶液

步骤3：界面上形成TPE/CNT薄膜

步骤1的具体过程如下：

所述高分子聚合物TPE具有无毒，柔韧性好等优点，并具有疏水性能的高分子材料；采用乳化剪切机将TPE颗粒分散于四氢呋喃溶液(THF)中，制备TPE质量浓度为10～30mg/ml的悬浮液；以25～35rpm的转速磁力搅拌2～3h，得到溶解的TPE悬浮液；用滤纸过滤悬浮液除去部分未溶解的颗粒，得到TPE/THF的溶液。

步骤1中，所述乳化剪切机的转速为1.2～1.5Kr/min，时间为3-10min。

步骤2的具体过程如下：