专利名称：一种超导－金属－高分子复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种对压力敏感，耐高电压，且在液氮温区有一定的磁悬 浮现象的压敏导电复合材料，特别涉及一种压敏超导-金属-高分子复合材 料及其制备方法。
背景技术：
1998年英国Peratech公司研制出 一种对压力敏感的导电橡胶材料 QTC，并申请了专禾U，其专利申请号为PCT/GB98/00206。 2006年河南师 范大学物理与信息工程学院研制成功了一种新型的压敏导电橡胶并于 2007年8月申请了专利，其专利申请号为20071004951.7。 QTC和新型压 敏导电橡胶的研制成功对于压敏导电橡胶在压力传感器，防爆开关，大变 阻范围的变阻器等方面的应用起了重要作用。在制作压力传感器时，压力 可直接作用在材料上。压力传感器的敏感性可以通过改变填料的比例或材 料的形状获得。当制作防爆开关时，可以有效防止电流的突变产生的电火 花。而在制作有触觉功能的机器人时，由于橡胶固有的弹性，使之更适合 用来制作仿真机器人。然而，QTC和新型压敏导电橡胶都是将金属粉末直 接掺入高分子基体由在应用过程中，金属粉末不可避免地有一定的氧化 层产生。而且，压敏导电橡胶在没有被压縮的时候的击穿电场强度一般都 在50000V/m以下。
QTC和压敏复合材料的电阻率可在比较小的压力下变化12个数量级。 而超导-高分子复合材料在没有受压时的电阻率为1018Q cm。当样品受到 足够的压力(未破坏)时，电阻率可达到106Q*cm。当在超导-高分子复 合材料中加入很少量的镍粉，形成超导-金属-高分子复合材料时，复合材 料的电阻率最低可以达到103Q*cm。因此，超导-金属-高分子复合材料的 电阻率可以变化高达15个数量级。但是其电阻对于压力的敏感性比压敏导 电橡胶差，更加适合于较大压力的情况。
超导-金属-高分子复合材料的主要特点是用模具硅胶作为基体材料，
在常温下样品的电阻率随温度的变化不大；用钇系超导材料YBa2Cu307_s 或者Bi系超导材料Bi2Sr2Ca2Cu30n)等高温超导材料作为基本填充材料， 不会出现填充物被氧化的情况；基本填充材料是高温超导材料，在液氮温 区有一定的磁悬浮现象。超导_金属-高分子复合材料中虽然加入了一定量 的镍粉，但是所加镍粉量在复合材料中所占的比例很小，暴露在空气中的 镍粉粒子更少，因而，与压敏导电橡胶相比较，超导-金属-高分子复合材 料的导电性能会更加稳定，使用寿命也会更长。大量实验证明，超导-金属 -高分子复合材料的击穿场强远远高于压敏导电橡胶的击穿场强。由于这种 复合材料在液氮温区有一定的磁悬浮效应，使得它们在现代工业中有潜在 的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种有压阻效应的超导-金属-高分子复合材料以 及材料容易得到且工艺简单的制备方法。本发明的技术方案是
1、 一种超导-金属-高分子复合材料，包括硅胶、高温超导材料粉末和
镍粉，其特征在于硅胶与高温超导材料粉末的重量比为1: 3.5—5，镍粉
的含量为0—0.08份。当复合材料中不含有镍粉时复合材料为超导-高分子 复合材料。
2、 如技术方案1中一种超导-金属-高分子复合材料，其特征在于所
述硅胶为模具硅胶，其中高温超导材料和镍粉的粒度均不大于74um。
3、 一种超导-金属-高分子复合材料的制备方法，其特征在于有以下步
骤
(1) 配料，按重量比，将3.5—5份超导粉末和0—0.08份镍粉与1 份硅胶混合，并加入适量有机苯溶液搅拌均匀成粘稠胶料。
(2) 第一次固化，将0.01—0.015份固化剂加入到上述胶料中放入恒 温箱中在45—85"下固化4小时后取出并粉碎。
(3) 第二次固化，将0.02—0.04份固化剂与上述固化后的粉料充分混 合后在30—5(TC恒温固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复 合材料。
附图中曲线1为本发明中的超导-高分子复合材料的压力电阻曲线图。
曲线2为本发明中掺入0.03份镍粉后的超导-金属-高分子复合材料的压力 电阻曲线图。附图中两条曲线所对应的复合材料中的超导粉末与高分子基 体材料的配比相同。
具体实施例方式
本发明有以下实施例 实施例1、
(1) 配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，3.5份200目的高温 超导粉末与适量的99.8%浓度的甲苯进行稀释，搅拌均匀直至为比较粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入50。C的恒温箱中进行第一次固化，4小时后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.024份固化剂，搅拌混合后， 在3(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-高分子复合材料。
实施例2、
(1) 配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，4份200目的高温超 导粉末与适量的99.8%浓度的甲苯稀释，搅拌均匀直至为粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入7(TC的恒温箱中进行第一次固化，3小时后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化剂，搅拌混合后， 在4(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-高分子复合材料。
实施例3、
(1) 配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，5份200目的高温超 导粉末与适量的99.8%浓度的甲苯稀释，搅拌均匀直至为粘稠。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入7(TC的恒温箱中进行第一次固化，3小时后取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化剂，搅拌混合后， 在4(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-高分子复合材料。
实施例4、
(l)配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，4份200目的高温超
导粉末，将0.02份的200目的镍粉和高温超导材料粉末一起放入研钵中研 磨至充分混合后混入模具硅胶中与适量的99.8%浓度的甲苯稀释，搅拌均 匀直至为粘稠，尽量避免填料下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入8(TC的恒温箱中进行第一次固化，3.5小时后(取出时胶体应比较湿润) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.034份固化剂，搅拌混合后， 在5(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复合材料。
实施例5、
(1) 配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，4份200目的高温超 导粉末，将0.05份的200目的镍粉和高温超导材料粉末一起放入研钵中研 磨至充分混合后混入模具硅胶中与适量的99.8%浓度的甲苯稀释，搅拌均 匀直至为粘稠，尽量避免填料下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入5(TC的恒温箱中进行第一次固化，4小时后(取出时胶体应比较湿润) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化剂，搅拌混合后， 在3(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复合材料。
实施例5、
(1) 配料，各组分按重量比，取模具硅胶l份，4份200目的高温超 导粉末，将0.08份的200目的镍粉和高温超导材料一起放入研钵中研磨至 充分混合后混入模具硅胶中与适量的99.8%浓度的甲苯稀释，搅拌均匀直 至为粘稠，尽量避免镍粉下沉。
(2) 第一次固化，在上述粘稠胶料中加入0.012份固化剂，加盖后放 入5(TC的恒温箱中进行第一次固化，4小时后(取出时胶体应比较湿润) 取出，粉碎。
(3) 第二次固化，在上述粉料中加入0.025份固化剂，搅拌混合后， 在3(TC恒温箱固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复合材料。
权利要求
1、一种超导-金属-高分子复合材料，包括硅胶、高温超导材料粉末和镍粉，其特征在于硅胶与高温超导材料粉末的重量比为1∶3.5-5，镍粉的含量为0-0.08份。当复合材料中不含有镍粉时复合材料为超导-高分子复合材料。
2、 如权利要求1的一种超导-金属-高分子复合材料，其特征在于所述硅胶为模具硅胶，其中高温超导材料粉末和镍粉的粒度均不大于74um。
3、 一种超导-金属-高分子复合材料的制备方法，其特征在于有以下步骤(1) 配料，按重量比，将3.5_5份超导粉末和0—0.08份镍粉与1 份硅胶混合，并加入适量有机苯溶液搅拌均匀成粘稠胶料。(2) 第一次固化，将0.01—0.015份固化剂加入到上述胶料中放入恒 温箱中在45—85'C下固化4小时后取出并粉碎。(3) 第二次固化，将0.02—0.04份固化剂与上述固化后的粉料充分混 合后在30—5(TC恒温固化48小时，即制成本发明的超导-金属-高分子复 合材料。
全文摘要
本发明公开了一种超导-金属-高分子复合材料，其特征是随着所受压力的增加，复合材料的电阻率大大减小，填料本身是氧化物超导体或氧化物超导体加上极少量的不易被氧化的金属粉，导电性能稳定，使用寿命更长，并且击穿电场强度不小于6×10<sup>5</sup>V/m，超导-高分子复合材料在液氮温区有一定的磁悬浮效应。
文档编号C08L83/00GK101200592SQ20071018056
公开日2008年6月18日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者常方高, 枫 杨, 王少祥 申请人:河南师范大学