[发明专利]一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜、制备方法及其用途

权利要求书

1.一种用作柔性压电传感器的压电材料的聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈复合纳米纤维膜包括：离子液体、无机填料以及聚丙烯腈，其中，所述聚丙烯腈的平均分子量为85000-150000，所述聚丙烯腈包括平面锯齿构象的聚丙烯腈和3¹-螺旋构象的聚丙烯腈；所述离子液体为1-烯丙基-3-丁基咪唑四硼酸盐，离子液体的质量为聚丙烯腈质量的3~9 wt%；所述无机填料为六水合氯化铁和/或六水合硝酸铕，无机填料的质量为聚丙烯腈质量的5~10%；

所述制备方法包括以下步骤：

将聚丙烯腈混合溶液进行静电纺丝，得到聚丙烯腈复合纳米纤维膜，其中，所述静电纺丝采用滚筒接收，所述聚丙烯腈混合溶液包括离子液体、无机填料以及聚丙烯腈；

所制得的聚丙烯腈复合纳米纤维膜中，平面锯齿构象的聚丙烯腈的百分含量在92%以上，灵敏度在0.4KPa

^-1以上。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，无机填料的质量为聚丙烯腈质量的10%。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，离子液体的质量为聚丙烯腈质量的6wt%。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈的平均分子量为85000。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈混合溶液的制备方法包括：

在60~80℃加热、搅拌下，将无机填料以及聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中溶解后，然后加入离子液体，60~80℃加热、搅拌8~12h，得到聚丙烯腈混合溶液。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈混合溶液中，聚丙烯腈的质量浓度为0.09~0.17 g/mL。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，静电纺丝工艺参数包括如下工艺参数中的至少一个：

电压为16~24kV；

滚筒的转速为50~150rpm；

接收距离为14~16cm；

推进速度为0.5~2.0mL/h，时间为2～6h。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，滚筒的转速为120 rpm；

和/或，接收距离为15cm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法所制备的聚丙烯腈复合纳米纤维膜在柔性压电传感器中的应用。

10.一种柔性压电传感器，包括依次层叠的第一绝缘层、第I金属电极层、压电材料层、第II金属电极层和第二绝缘层；所述压电材料层的材料为如权利要求1-8任一项所述的制备方法所制备的聚丙烯腈复合纳米纤维膜。

11.如权利要求10所述的柔性压电传感器，其特征在于，所述压电材料层的厚度为80~120μm；

和/或，压电材料层的面积大小为2cm×2cm；

和/或，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材质独立地包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

12.如权利要求11所述的柔性压电传感器，其特征在于，所述压电材料层的厚度为100μm；

和/或，所述第I金属电极层和第II金属电极层的材质独立地为金、银、铜或铝。

13.一种如权利要求10-12任一项所述的柔性压电传感器的制备方法，包括以下步骤：

在第一绝缘层的一侧设置第I金属电极层，得到第I金属-绝缘复合层；

在第二绝缘层的一侧设置第II金属电极层，得到第II金属-绝缘复合层；

在压电材料层的两侧分别设置第I金属-绝缘复合层和第II金属-绝缘复合层，使第I金属电极层和第II金属电极层分别与压电材料层接触；和，压制成型。