本发明涉及一种新型电学性能可调控的皮革。
背景技术：
皮革是由动物皮经过一系列物理与化学的加工处理所转变成的一种固定、耐用的材料。制革是一个古老而传统的产业，从猿到人，在历史演变的漫长过程中，在科技日新月异的今天，我们总可以看到皮革及其制品的踪影，看到它存在的必然性与辉煌。随着科技的发展，皮革材料正向着高科技化和高知识含量的方向发展。进一步探索皮革的潜在性能，发展多功能化的皮革是当前研究工作者义不容辞的责任。皮革高分子材料在电学性能方面的研究正逐步开展，通过研究和改变皮革高分子材料的电学性能，可以使皮革材料具有更加多样化的功能，如：抗静电皮革，电磁屏蔽皮革等。研究层次较深并且范围较广的是通过在皮革表层修饰或涂饰功能性的材料，来改善皮革表面的导电性能。这些方法虽然简单，但是不能实现整块皮革电学性能的提高，并且有可能面临涂饰层脱落导致功能化丧失的问题。因此发展一种能提高整块皮革的电学性能的方法，对于未来多功能化、智能化皮革的开发，增加皮革产品的附加值具有巨大的推进作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新型电学性能可调控的皮革，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供一种新型电学性能可调控的皮革，包括皮革本体和导电材料，导电材料与皮革本体进行混合，通过控制导电材料的加入量调控皮革的电学性能，如电阻、电容等。
通过控制加入导电材料的浓度或者次数，即最终的加入量，来制备具有不同电学性能的皮革。电学性能包括电阻和电容。其中，电阻的调控变化范围为兆欧到欧，电容的变化范围可以从几法拉到几百法拉。
由于皮革本体自身具有多级结构，通过控制导电材料与皮革的结合时间，外加机械作用力，可以得到具有电学性能增强的皮革，且导电材料不易脱落。
在一些实施方式中，皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革等的一种。
在一些实施方式中，导电材料为碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物、导电墨水等的一种或多种。
在一些实施方式中，碳基材料包括碳纳米管及其衍生物、石墨烯及其衍生物，金属纳米材料包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、纳米金，非金属纳米材料包括硅纳米线，导电聚合物包括聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。
其中，碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物等导电材料，都是采用成熟的现有技术合成或者商业购买。
具体的，碳基材料为碳纳米管及其衍生物、石墨烯及其衍生物等，如酸化碳纳米管和氧化石墨烯；金属纳米材料为金纳米线、银纳米线、铜纳米线或纳米金等零维、一维以及二维的纳米材料；非金属纳米材料为硅纳米线、有机半导体纳米线等；导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等及其衍生物，导电墨水为市售的导电墨水。
优选的，导电材料为碳纳米管及其衍生物、金属纳米线、石墨烯及其衍生物
在一些实施方式中，导电材料为碳纳米管衍生物或石墨烯衍生物，优选为酸化碳纳米管、氧化石墨烯；或者导电材料是导电聚合物，如聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。其中，导电聚合物在混合过程中在皮革上直接原位合成。比如，聚吡咯的合成方式为，将单体吡咯的溶液倒在皮革上，待皮革完全浸没后，加入三氯化铁水溶液，在冰水浴中反应完全后，进行抽滤并冲洗干净，得到在皮革上直接原位聚合的聚吡咯。
由于皮革本体具有的官能团羧基、氨基、羟基、巯基、双硫键等，上述的导电材料，碳纳米管衍生物、石墨烯衍生物或者原位合成的导电聚合物，可以通过化学键或者氢键等的分子间相互作用力与皮革本体结合在一起，或者通过静电吸附与皮革本体结合在一起，以增强导电材料与皮革本体的结合，进一步解决由于导电材料脱落导致功能化丧失的问题。
在一些实施方式中，混合的方法为机械搅拌、抽滤、涂覆、喷涂、打印或转鼓混合中的一种。
具体的，比如抽滤：将皮革本体裁剪至砂芯漏斗直径大小相匹配，置于砂芯漏斗上，用循环水泵对导电材料配制的溶液抽滤，通过控制抽滤的次数，即控制每块皮革上面导电材料的质量，最后通过清洗、烘干。
其中，转鼓混合方式与传统皮革加工工艺相适应，大大降低了生产成本，同时提高了生产效率。
一种新型电学性能可调控的皮革可用于柔性电子领域或屏蔽材料。
其中，柔性电子包括柔性显示、可穿戴电子设备、柔性储能器件、柔性太阳能电池等；屏蔽材料包括电磁波屏蔽材料、红外线屏蔽材料等。其中，这些应用得益于皮革自身的多级结构，柔性、可穿戴的特性。
本发明的有益效果：
本发明实施例制备是皮革具有可调的电学性能，如不同的电阻和电容性能，与现有技术中其他制备方法相比，本方法操作简单，过程设备简单，生产成本低廉且与传统皮革加工工艺相匹配，同时避免了在应用过程中导电材料脱落导致电学性能变化的问题。
本发明实施例制备新型电学性能可调控的皮革的过程与传统皮革加工工艺相匹配，容易实现工业化生产。
本发明实施例的新型电学性能可调控的皮革具有优异的可调控的电学性能，对于拓宽皮革的应用范围，用于柔性电子器件、可穿戴电子设备、电磁屏蔽材料等领域具有重要的意义。
附图说明
图1为实验例1皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理前的状态；
图2为实验例1皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理后的状态；
图3为实验例1皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理前的扫描电子显微镜图(sem)；
图4为实验例1皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理后的扫描电子显微镜图(sem)；
图5为实施例2处理后的皮革本体的具有可调控的电阻；
图6为实施例2处理后的皮革本体的具有可调控的电容。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
实施例1：
基于碳基材料的新型电学性能可调控的皮革的制备
剪取与砂芯漏斗直径大小相匹配的二层牛皮，用循环水泵进行抽滤。每次取2ml实验室制备的浓度为0.5mg/ml的酸化碳纳米管与10ml去离子水混合，倒入砂芯漏斗，抽滤。通过控制抽滤的次数，即控制每块皮革上面导电材料的质量，可以获得电阻从兆欧、千欧到百欧的皮革。抽滤完成后，用去离子水冲洗，揉搓，去掉没有与皮革结合的酸化碳纳米管。最后置于60℃的烘箱干燥，得到电学性能可调的皮革。
如图1所示，皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理前的图片；
如图2所示，皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理后的图片；
如图3所示，皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理前的扫描电子显微镜图(sem)；
如图4所示，皮革本体用酸化单壁碳纳米管处理后的扫描电子显微镜图(sem)。
从图1-2可知，导电材料酸化单壁碳纳米管均匀散落在皮革本体的表面，从图3-4可知，导电材料酸化单壁碳纳米管均匀散落在皮革本体的内部结构中。
对实施例1中用酸化碳纳米管处理过的皮革进行拉曼测试，从拉曼光谱中观察得到，当激发波长为532nm时，与皮革结合后碳纳米管的g带发生蓝移，证明导电材料酸化碳纳米管与皮革本体之间存在化学作用力。
由于酸化单壁碳纳米管上面富含羧基和羟基，这些基团能与皮革本体的羧基、氨基、羟基、巯基、双硫键具有化学作用力的结合，如氢键、静电吸附等。由于化学作用力的参与，导电材料和皮革本体表现出更加优异的结合力。
实施例2：基于金属纳米材料的新型电学性能可调控的皮革的制备
剪取与砂芯漏斗直径大小相匹配的头层牛皮，用循环水泵进行抽滤。每次取2.5ml商业购买的浓度为10mg/ml的银纳米线水溶液，倒入砂芯漏斗，抽滤。
通过控制抽滤的次数，即控制每块皮革上面银纳米线的质量，可以获得电阻从千欧到欧的皮革。抽滤完成后，用去离子水冲洗，揉搓，去掉没有与皮革结合的银纳米线。最后置于60℃的烘箱干燥，得到电学性能可调的皮革。
性能测试：制备的新型电学性能可调控的皮革的电学性能测试
取实施例1制备的皮革，进行电学性能的测试。采用数字源表来测试它的电阻，以及电化学工作站来测试它的电容性能。
在固定电压下，分别取用2.5ml、浓度为10mg/ml的银纳米线水溶液抽滤次数分别为1次、2次和4次的皮革，测得它们的电阻可从百欧级变化至几欧，如图5所示，通过增加银纳米线水溶液抽滤的次数，使得皮革单位面积上的导电材料质量增加，最终使得皮革的电阻呈下降的趋势，证明制备的皮革具有可调的电阻性能。
通过电化学工作站的循环伏安在分别为10mv/s、20mv/s、50mv/s、100mv/s、200mv/s的扫速下测试实施例1中制备的皮革，如图6所示，发现峰面积会有规律的变化，证明制备的皮革具有电容性能。同时，通过增加抽滤次数等方式调控皮革中导电材料的量，也能得到电容性能可调的皮革。因此，本方法制备的皮革具有可调控的电学性能。
本发明提供的实施方案提供了一种皮革具有可调的电学性能，如不同的电阻和电容性能，与现有技术中其他制备方法相比，本方法操作简单，过程设备简单，生产成本低廉且与传统皮革加工工艺相匹配，同时避免了在应用过程中导电材料脱落导致电学性能变化的问题。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。