[发明专利]一种可降解、高导电MXene复合薄膜的静电纺丝制备方法

说明书

本发明涉及一种可降解、高导电MXene复合薄膜的静电纺丝制备方法，建立一种微结构可调的导电薄膜构筑方法。并提供一种可降解的新型绿色柔性电子材料，用于高性能柔性电子器件如应变传感器的构筑，并从电子材料源头上减少电子产品垃圾对环境带来的污染。本发明所述方法包括以下步骤：(1)MXene的化学刻蚀法制备；(2)可降解高分子/MXene纺丝液的制备；(3)MXene复合薄膜的静电纺丝制备。

技术领域：

本发明涉及一种导电复合薄膜材料的制备方法，尤其是涉及一种可降解、高导电MXene复合薄膜的静电纺丝制备方法。

背景技术：

伴随着信息产业的快速发展和电子电器设备如智能手机、可穿戴设备、平板电脑、医疗电子设备的广泛使用，电子垃圾已成为我国增长最快的固体垃圾之一。电子垃圾对环境的污染主要表现在两个方面，一是电子产品本身含有有毒有害物质，二是电子垃圾中的不可降解塑料造成的白色污染。如何从电子材料源头上减少电子产品的污染是一个亟待解决的问题。

目前使用较多的导电材料是铝箔、铜箔以及铜铍合金薄膜。但由于其柔性、耐疲劳性有限而限制了其在柔性电子中的应用。近年来，逐渐出现石墨烯、碳纳米管等新型导电材料，将其与高分子复合制备导电复合薄膜得到了广泛研究，但是这些材料与高分子界面结合能力较差，在循环负载下导电稳定性难以保证，阻碍了其发展与应用。另一方面，目前所用的高分子基体多为不可降解的高分子材料，废弃电子的处理及环境污染会带来新的问题。随着电子产品发展，对于电子材料提出更高要求，需要优异的柔韧性、延展性、微纳结构可调控性、柔性基体中的稳定性等。发展新型绿色导电复合材料具有重要意义和市场前景。

静电纺丝是一种简单而通用的微米/纳米纤维薄膜制备技术，可以将粘性溶液或熔化的高分子转化成纳米至微米级的纤维膜。静电纺丝纳米纤维膜的孔径小、孔隙率高、微纳结构可调，机械性能可调的特点。静电纺丝薄膜的结构和性能可以通过多种因素调控，如：溶液性质(粘度、溶剂、电导率和表面张力)；控制变量(输液管和针头中的静电压、针头口的电势和针头口与收集器之问的距离)；环境参数(溶液温度、环境温度、空气湿度)。

开发同时具有良好的可降解性、良好的机械性能、高导电性。可调控微结构的导电复合薄膜在柔性电子、柔性机器人、柔性电源、可穿戴设备、人造皮肤、创伤辅料等领域具有广泛的市场应用前景。

发明内容：

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种可降解、高导电MXene复合薄膜的静电纺丝制备方法，建立一种微结构可调的导电薄膜构筑方法。并提供一种可降解的新型绿色柔性电子材料，用于高性能柔性电子器件如应变传感器的构筑，并从电子材料源头上减少电子产品垃圾对环境带来的污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种可降解、高导电MXene复合薄膜的静电纺丝制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)MXene的化学刻蚀法制备；

(2)可降解高分子/MXene纺丝液的制备；

(3)MXene复合薄膜的静电纺丝制备。

上述步骤中，

(1)MXene的化学刻蚀法制备：将1～3g MAX相加入1-3g氟化锂和10～30mL盐酸9mol/L，常温搅拌24～30h，之后超声3-5h，离心洗涤，3500转/分钟，直至体系pH到6，过滤、干燥得到少层MXene粉末；

(2)可降解高分子/MXene纺丝液的制备：通过溶剂置换法将MXene分散于极性有机溶剂中，浓度范围0.1～2mg/mL，然后加入可降解高分子(5wt％～25wt％)溶解，超声3h，得到静电纺丝液。