[发明专利]基于液态金属强化导电功能的复合膜、制备方法及应用

说明书

本发明公开了基于液态金属强化导电功能的复合膜、制备方法及应用，包括：将49～59份的膨胀石墨粉中加入羧甲基纤维素钠溶液充分搅拌得到膨胀石墨粉分散液；将5～15份的液态金属和羧甲基纤维素钠溶液加入到溶剂中超声处理，得到液态金属分散液；将液态金属分散液加入至膨胀石墨粉分散液中，添加32份的丁苯橡胶乳液充分混合得到浆料；对浆料进行涂布得到湿膜；对湿膜进行烘干、两次压制得到基于液态金属强化导电功能的复合膜。通过上述方案，本发明具有工艺简单、导电性好等优点。

技术领域

本发明涉及柔性导电材料技术领域，尤其是基于液态金属强化导电功能的复合膜、制备方法及应用。

背景技术

聚合物材料因其良好柔性、轻质、密度低、已加工等优点得到广泛应用。但大多数聚合自身是绝缘的，不具备导电性，限制了在柔性传感器、可穿戴设备、软体机器人等领域的应用。通过将导电粒子添加到聚合物材料中制备导电复合材料获得导电性的有效手段。目前，常用的导电粒子包括铜、银等金属粒以及石墨、炭黑、碳纳米管等碳系导电粒子等。导电复合材料的导电性与导电网络完善程度和导电粒子之间的接触电阻息息相关。通过增加导电粒子含量可以提升导电网络完善程度，提升复合材料导电性能。但导电复合材料的导电性仍处于较低水平，这主要是由于导电粒子之间存在绝缘聚合物分子层的存在，具有较大的接触电阻。因此，如何提有效降低导电粒子之间的接触电阻，

液态金属因其良好的流动性，能够在聚合物基体中形成连通网路，克服传统刚性粒子接触电阻大的问题。但液态金属密度大，粒子结构比表面积小，难以搭接形成导电网络。使用液态金属构建导电网络需要极大的用量，这会导致材料极易泄露，稳定性差，且导电材料密度会因此大大增加。这些原因使得液态金属导电复合材料应用仍有困难。

例如，专利公开号为“CN114438663A”、名称为“一种透气液态金属基弹性导体复合膜、制备方法及应用”的中国发明专利，其包括：步骤S1：将弹性体与有机溶剂混合得到弹性纺丝溶液，将所述弹性纺丝溶液电纺于接收基体上，得到弹性纺丝基膜层；步骤S2：将液态金属通过高压喷涂于所述弹性纺丝基膜层上，得到液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层；步骤S3：采用步骤S1中的所述弹性纺丝溶液，经电纺于所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，得到透气液态金属基弹性导体复合膜。其缺点在于：三层结构中，中间层液态金属极易泄露，外层的细微破损，都将导致整个材料的泄露失效，稳定性差限制了其应用。

再如，专利公开号为“CN115103585A”、名称为“一种具有拉伸导电能力的电磁屏蔽复合材料与制备方法和应用”的中国发明专利，其可拉伸导电的电磁屏蔽复合材料是由上下两层的含固体金属粉体的树脂层，以及中间的含液态金属的树脂层组成的三层夹芯结构复合材料。其缺点在于：其制备工艺复杂，固体金属粉末和液态金属用量非常大，导致材料成本高、密度大，且制备过程用到了大量有毒溶剂，并不环保。

因此，急需要提出一种工艺简单、稳定性好、导电性能出色的基于液态金属强化导电功能的复合膜、制备方法及应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于液态金属强化导电功能的复合膜、制备方法及应用，本发明采用的技术方案如下：

第一部分，本技术提供了基于液态金属强化导电功能的复合膜，其由以下重量比例组分组成：

液态金属：5～15份；

膨胀石墨粉：49～59份；

羧甲基纤维素钠：4份；

丁苯橡胶：32份。

第二部分，本技术提供了基于液态金属强化导电功能的复合膜的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S1，将49～59份的膨胀石墨粉加入3.06～3.69份羧甲基纤维素钠溶液充分搅拌得到膨胀石墨粉分散液；所述羧甲基纤维素钠溶液作为分散剂；