； 在泊松比测试中，拉伸模式下，将产品切成1X1X2cm3长方块状，两端粘结在拉伸台，在用 拉伸台施加应变的同时，用激光位移器KeyenceLKG5001实时测量样品侧面变形量，估算泊 松比。结果如表1所示，可W看出，本发明的负泊松比多功能海绵的电导率高于对比例1。 阳106] 表1 阳 107]
阳10引实施例1制备的负泊松比多功能海绵与对比例1制备的石墨締海绵在不同应变水 平下的泊松比如图5所示（a为实施例1制备的负泊松比多功能海绵；b为对比例1制备的 石墨締海绵），对比例1制备的石墨締海绵的初始泊松比为0. 3,而负泊松比多功能海绵的 初始泊松比为-0. 5。此外，两种样品的泊松比都展示了应变依赖性，即在不同应变水平下， 泊松比不同。实施例2-5与实施例1的结果相似，在此不做寶述。
[0109] 似接触角测试：
[0110] 对实施例和对比例中负载石墨締的产品进行了接触角测试。采用全自动接触角测 量仪DSA100,测试中水滴的体积为3微升，滴入速率为1微升每秒。结果如图6 (a为普通海 绵；b为对比例1中的石墨締海绵；C为实施例1制备的负泊松比多功能海绵）所示，可W看 出由于石墨締的引入，普通的聚氨醋海绵由亲水转变为疏水，而实施例1制备的负泊松比 多功能海绵的接触角大于对比例1的石墨締海绵，说明本发明的负泊松比多功能海绵有着 最好的疏水性。 阳111] 此外，表2列出了实施例1、4和5W及对比例1和市售普通海绵的接触角数值，可 w看出本发明的负泊松比多功能海绵的疏水性好于普通海绵和对比例1的石墨締海绵。 [0112]表 2 阳11引
阳。4] 做拉伸性能测试:
[0115]将实施例1制备的负泊松比多功能海绵和对比例1制备的石墨締海绵进行拉伸性 能测试。将样品剪切为尺寸2X5X20mm3状，固定在动态力学分析仪DMTAQ800拉伸夹具 上，采用拉伸Strainramp模式，拉伸应变速率为10 %每分钟，溫度为室溫，测试结果如图7 所示。实施例1-5和对比例1的各项性能测试结果统计如表3所示，可W看出，本发明的负 泊松比多功能海绵的拉伸力学性能（例如柔性，断裂应变，初性和强度）优于对比例1。 阳116]表3阳117] 阳1化]~ (4)动态力学性能测试:
[0119]将实施例1制备的负泊松比多功能海绵和对比例1制备的石墨締海绵进行动态力 学性能测试。将样品剪切为尺寸20X20X10mm3状，固定在动态力学分析仪DMTAQ800压 缩夹具上，采用压缩multi-strain模式，频率范围为0. 1-lOOHz，溫度为室溫，测试结果如 图8 (a实施例1的负泊松比多功能海绵；b对比例1的石墨締海绵）所示。可W看出，与对比 例1中的石墨締海绵相比，本发明的负泊松比多功能海绵在不同应变和频率下都具有更高 的损耗模量，本发明的负泊松比多功能海绵的平均损耗模量为431kPa，对比例1为31kPa， 说明本发明的负泊松比多功能海绵有更优异的能量吸收能力。实施例2-5的测试结果与实 施例1相似，在此不做寶述。 阳12〇] (5)力电禪合测试： 阳121] 将实施例1制备的负泊松比多功能海绵和对比例1制备的石墨締海绵进行力电 禪合测试，即在压缩和回复的过程中实时测试电学性能的变化。将动态力学分析仪调至 strainrate模式，压缩速度与回复速度为20 % /min,应变范围为0-80 %，测试结果如图 9 (a为实施例1的负泊松比多功能海绵；b为对比例1的石墨締海绵）所示。可W看出，随 着应变的增加，实施例1的负泊松比多功能海绵的电阻变化率（即斜率）为2. 7,远远高于 对比例1的石墨締海绵的0.7,说明本发明的负泊松比多功能海绵具有更加敏感的压阻效 应。实施例2-5与实施例1的结果相似，在此不做寶述。
[0122] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种负泊松比多功能海绵，其特征在于，所述负泊松比多功能海绵负载有纳米材料， 所述负泊松比多功能海绵具有弯曲纤维组成的孔结构；所述弯曲纤维向内凹陷。2. 根据权利要求1所述的负泊松比多功能海绵，其特征在于，所述负泊松比多功能海 绵的宏观密度为5-300mg/cm3; 优选地，所述负泊松比多功能海绵的初始泊松比为-0. 2~-0. 8 ; 优选地，所述负泊松比多功能海绵的电导率为0. 〇〇l-l〇4S/m ; 优选地，所述负泊松比多功能海绵的水接触角为85-150° ; 优选地，所述纳米材料为石墨稀、碳纳米管、纳米银线、纳米铜线或金属氧化物纳米颗 粒中的任意一种或至少两种的组合。3. 如权利要求1或2所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述方法 为：将海绵负载纳米材料，之后经热压得到所述负泊松比多功能海绵。4. 根据权利要求3所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述海绵具 有开孔的三维纤维网络结构； 优选地，所述海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵； 优选地，所述海绵的宏观密度为5-50mg/cm3; 优选地，所述纳米材料选自氧化石墨稀、石墨稀、氧化碳纳米管、碳纳米管、纳米银线、 纳米铜线或金属氧化物纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合。5. 根据权利要求3或4所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述热压 的温度为150-220 °C ; 优选地，所述热压时的压缩体积为初始体积的0. 1-0. 8倍； 优选地，所述热压的时间为l〇-l〇〇min。6. 根据权利要求3-5之一所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述 将海绵负载纳米材料的方法为浸泡干燥法； 优选地，所述浸泡干燥法具体为：将纳米材料分散在溶剂中得到纳米材料分散液，之后 将海绵浸泡在纳米材料分散液中，待海绵吸满纳米材料分散液后挤压，随后重复浸泡-挤 压步骤，经过干燥后得到负载纳米材料的海绵； 优选地，所述溶剂为水和/或有机溶剂；所述有机溶剂优选为酒精、丙酮、乙二醇或石 油醚中的任意一种或至少两种的混合物； 优选地，所述纳米材料分散液的密度为0. 5-20mg/mL ; 优选地，所述浸泡-挤压步骤的重复次数为至少一次； 优选地，所述干燥的温度为60-140°C，优选为60-90°C ; 优选地，所述浸泡干燥法的重复次数为至少一次。7. 根据权利要求3-6之一所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述 方法包括以下步骤： (1) 将海绵浸泡在纳米材料分散液中，待海绵吸满纳米材料分散液后挤压，重复进行浸 泡-挤压步骤至少一次，得到负载有纳米材料分散液的海绵； (2) 将负载有纳米材料分散液的海绵干燥，得到负载纳米材料的海绵； (3) 将负载纳米材料的海绵放入压缩模具中，进行热压，冷却至室温后，得到负泊松比 多功能海绵。8. 根据权利要求7所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，当纳米材料 为氧化石墨烯和/或氧化碳纳米管时，在步骤（1)所述纳米材料分散液中加入还原剂，且在 步骤（1)之后进行步骤（1'）： 将负载有纳米材料分散液的海绵进行原位还原反应，反应结束后，经清洗后进行步骤 ⑵。9. 根据权利要求8所述的负泊松比多功能海绵的制备方法，其特征在于，所述还原剂 为水合肼或氢碘酸； 优选地，所述纳米材料分散液中还原剂的体积分数为0. 1-2%，优选为0. 1-1%，更优 选为0. 3% ; 优选地，当选择水合肼作为还原剂时，所述原位还原反应的时间为8-16h，优选为 10-14h，更优选为12h ; 优选地，当选择氢碘酸作为还原剂时，所述原位还原反应的时间为10_50min，优选为 20_40min，更优选为 30min ; 优选地，所述原位还原反应的温度为80-100°C，优选为85-95°C，更优选为90°C ; 优选地，所述清洗为用有机溶剂进行清洗，优选为用乙醇进行清洗。
【专利摘要】本发明涉及一种负泊松比多功能海绵及其制备方法。所述负泊松比多功能海绵负载有纳米材料，所述负泊松比多功能海绵具有弯曲纤维组成的孔结构；所述弯曲纤维向内凹陷。所述制备方法为：将海绵负载纳米材料，之后经热压得到所述负泊松比多功能海绵。本发明的负泊松比多功能海绵具有高电导率、高损耗能量、疏水性优异且压阻灵敏度高；此外，其具有的向内凹陷屈曲纤维结构使其具有负泊松比以及更高的拉伸断裂应变，能在拉伸中侧向膨胀，在压缩中侧向收缩，应用前景广泛。
【IPC分类】C08K3/04, B29C43/02, C08K3/08, B29C43/52, C08L75/04, C08L61/28
【公开号】CN105001622
【申请号】CN201510455941
【发明人】戴兆贺, 刘璐琪, 张忠
【申请人】国家纳米科学中心
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月29日