[发明专利]基于导电纤维网络的柔性器件结构及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，至少包括：导电纤维网络和封装所述导电纤维网络的弹性体材料；所述导电纤维网络中导电纤维之间相互连接、内部连通，从一根导电纤维的内部到达另外一根导电纤维的内部存在多条通路，且所述导电纤维的内部沿轴向具有多个细管状的贯通性空腔，所述导电纤维的内部包括所述导电纤维相互连接的部位的内部，使得所述导电纤维的横截面为多孔隙结构；所述导电纤维之间有空隙，所述空隙被所述弹性体材料完全填充，所述导电纤维也被所述弹性体材料完全包裹，导电纤维不外露；所述导电纤维网络的结构为微血管状；所述导电纤维网络的制备包括：

S1、通过纺丝法在基底上构建出微血管状的骨架结构；使所述骨架结构的各部分均是由多根沿轴向排列的实心细纤维组成的纤维束；

S2、在步骤S1制得的骨架结构上附着导电薄膜，所述骨架结构暴露出来的各部分被所述导电薄膜包裹，使所述实心细纤维无外露；

S3、去除步骤S1制得的所述骨架结构而不破坏导电薄膜的完整性，得到导电纤维网络；

或所述导电纤维网络的制备包括：

S1、以天然维管束植物纤维网络为原材料，将其置入快速热退火炉中，先抽真空至气压为1×10^-6 Pa，再以4.9L/min的速度持续通入氮气；以10℃/s的升温速率升到300℃并保持20s，然后以10℃/s的升温速率升到850℃保持5min，随后冷却至室温取出，得到导电纤维网络。

2.根据权利要求1所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述导电纤维网络的材料选自导电碳材料、金属、导电聚合物以及由它们组成的导电复合材料中的一种或多种；所述导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯撑乙烯、聚芳香撑乙烯的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述导电纤维网络的材料为导电碳材料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述导电纤维网络为二维导电纤维网络或三维导电纤维网络。

5.根据权利要求4所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述导电纤维网络的内部孔隙和/或外表面承载吸波材料，所述吸波材料选自电阻型吸波材料、介电损耗型吸波材料和磁损耗型吸波材料中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述弹性体材料为热固性弹性体和/或热塑性弹性体。

7.根据权利要求6所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述弹性体材料选自天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅胶、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，其特征在于，所述弹性体材料的热膨胀系数大于50×10^-6/℃；和/或，所述弹性体材料的内部分散有微米颗粒和/或纳米颗粒，所述微米颗粒和所述纳米颗粒的粒热膨胀系数大于50×10^-6/℃。

9.一种基于导电纤维网络的柔性器件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的基于导电纤维网络的柔性器件结构，还包括：电极和/或电极引线，所述电极和/或电极引线与所述导电纤维网络连接。

10.根据权利要求9所述的基于导电纤维网络的柔性器件，其特征在于，所述电极的材料选自固态导电材料、液态导电材料和导电聚合物中的一种或多种；所述液态导电材料选自导电液、导电浆料和导电凝胶中的一种或多种，所述导电聚合物包括内部混合分散有炭黑、碳纳米管、碳纤维、银浆、石墨烯、Mxene、金属纳米线和金属纳米颗粒中的一种或多种的高分子材料；所述电极引线选自金属丝、金属片和导电胶带中的一种或多种。