一种含能导电复合薄膜及其制备方法

本发明涉及含能导电复合薄膜，具体而言，涉及一种含能导电复合薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着集成电路与微机电系统(mems,micro-electro-mechanical system)技术的快速发展，复杂的电子产品可以低成本制造，mems器件被大量用于武器设备。然而，不可能每台设备都可以被追踪和恢复，从而导致电子器件在环境中的意外堆积以及潜在的未授权使用以及知识产权和技术优势的损害。在复杂的战场条件下，为了避免带有国家高新科技的重要器件甚至武器被敌方获取进行再利用或者再研发，需要使用自毁技术。

2、由于电子器件的不断小型化，传统的自毁机制可能无法完全破坏电子芯片内部的结构，其上面存储的信息和重要数据，或者其本身的形状、结构、材料、功能和工艺可能仍然会被他人所破译。因此需要一种导电性良好且能够快速释放能量的薄膜材料来实现电子芯片的自毁。

技术实现思路

1、本发明提供一种含能导电复合薄膜，该复合薄膜在高电压条件下通过碳纳米管高效传热、含能离子液体高温发火、纳米氧化铜粒子分解生成氧气助燃，实现热量的快速释放，从而解决了现有薄膜材料无法完全破坏电子芯片内部的结构的问题，有效保障了技术的安全性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种含能导电复合薄膜，包括碳纳米管复合体以及包覆在所述碳纳米管复合体外侧的含能离子液体包覆层，碳纳米管复合体包括碳纳米管和纳米氧化铜粒子，纳米氧化铜粒子分布在所述碳纳米管的表面上。

3、在优选或可选地实施方式中，纳米氧化铜粒子的粒径为10nm-30nm。

4、在优选或可选地实施方式中，碳纳米管的直径为1nm-10nm、长度为5um-30um。

5、在优选或可选地实施方式中，碳纳米管为单壁碳纳米管。

6、在优选或可选地实施方式中，含能离子液体包覆层中包含1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐中的至少一种。

7、在优选或可选地实施方式中，含能离子液体包覆层与纳米氧化铜粒子的质量份之比为(10-30)：(0.8-1.2)。

8、在优选或可选地实施方式中，碳纳米管与含能离子液体包覆层的质量份之比为(10-30)：(0.8-1.2)。

9、本实施例还提供一种含能导电复合薄膜的制备方法，用于制备上述含能导电复合薄膜，具体制备步骤如下：

10、s100：将碳纳米管、纳米氧化铜粒子、含能离子液体混合，得到第一混合料；

11、s200：向混合料中加入溶剂，超声混合，得到第二混合料；

12、s300：将第二混合料倒入真空滤杯中，并以尼龙滤膜为基膜，真空抽滤，得到复合膜；

13、s400：将复合膜加压干燥，分离基膜，得到含能导电复合薄膜。

14、在优选或可选地实施方式中，s100中，将碳纳米管、纳米氧化铜粒子、含能离子液体置于研钵中研磨0.5h-3h混合。

15、在优选或可选地实施方式中，s200中，溶剂为乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种。

16、在优选或可选地实施方式中，s200中，所述混合料与所述溶剂的质量份之比为(0.3-1)：(7-22)。

17、在优选或可选地实施方式中，s200中，超声的时间在0.5h-3h。

18、在优选或可选地实施方式中，s300中，尼龙滤膜的直径为10cm-50cm、孔径为0.1um-0.6um。

19、在优选或可选地实施方式中，s300中，真空抽滤的压力为0.01mpa-0.1mpa。

20、在优选或可选地实施方式中，s400中，将复合膜置于温度为30℃-90℃、加压至5mpa-15mpa的鼓风烘箱中干燥。

21、综上所述，本发明具有以下有益效果：

22、(1)本发明以碳纳米管为支撑原料，离子液体和纳米氧化铜粒子为含能组分，通过减压抽滤法将上述原料复合制备成含能导电薄膜，本发明利用含能离子液体与碳纳米管之间存在的分子间相互作用力，对碳纳米管进行了高能化处理，使碳纳米管兼具良好的导电性能和能量性能，并且由于离子液体的引入，解决了碳纳米管团聚的问题，该复合薄膜具有低电压工作、高电压输出能量的优点，应用前景较为广泛；

23、(2)本发明中使用的含能离子液体是一类独特的高氮含量的含能材料，与传统的含能材料相比含能离子液体具有不易挥发、液态区间宽、无毒/低毒等突出的特征，其中，咪唑类含能离子液体以非共价键修饰在碳纳米管上，继而通过化学键键合交联在碳纳米管外生成高分子包覆层，在加减压抽滤过程中，包覆层会相互粘结，碳纳米管之间的也会相互缠结，使薄膜获得了较好的力学性能，由于同时结合了碳纳米管和含能离子液体的优势，该复合薄膜材料满足了含能和导电两方面的要求；

24、(3)本发明的复合薄膜材料中还添加了纳米氧化铜，纳米氧化铜通过氢键作用生长在部分碳纳米管的表面，并且纳米氧化铜可以作为氧化剂以及燃速催化剂，能够有效提高薄膜燃烧性能以及能量释放；

25、(4)本发明的复合薄膜在接通低电压下处于安全平稳状态，在需要完成自毁或者点火任务时，接通高电压完成能量释放；在低电压下，碳纳米管能够较好进行电子传输，由于电热效应碳纳米管温度会升高，但并未达到离子液体分解温度，因此可以维持良好的导电性；在高电压下，碳纳米管会随着电压升高产生更多的热，并且碳纳米管由于其本身较好的导热性，将热量有效的传递到离子液体包覆层上，使得离子液体温度达到起火点，完成发火，同时纳米氧化铜在高温时会部分分解产生一定的氧气，能够给离子液体燃烧提供大量的氧，并且其本身具有燃速催化的作用，可以进一步提高薄膜燃烧速度。

技术特征：

1.一种含能导电复合薄膜，其特征在于，包括碳纳米管复合体以及包覆在所述碳纳米管复合体外侧的含能离子液体包覆层，所述碳纳米管复合体包括碳纳米管和纳米氧化铜粒子，所述纳米氧化铜粒子分布在所述碳纳米管的表面上。

2.根据权利要求1所述的含能导电复合薄膜，其特征在于，所述纳米氧化铜粒子的粒径为10nm-30nm。

3.根据权利要求1所述的含能导电复合薄膜，其特征在于，所述碳纳米管的直径为1nm-10nm、长度为5um-30um。

4.根据权利要求1所述的含能导电复合薄膜，其特征在于，所述含能离子液体包覆层中包含1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的含能导电复合薄膜，其特征在于，所述含能离子液体包覆层与所述纳米氧化铜粒子的质量份之比为(10-30)：(0.8-1.2)。

6.一种含能导电复合薄膜的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任一项所述的含能导电复合薄膜，具体制备步骤如下：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述s200中，所述溶剂为乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述s300中，所述尼龙滤膜的直径为10cm-50cm、孔径为0.1um-0.6um。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述s300中，所述真空抽滤的压力为0.01mpa-0.1mpa。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述s400中，将所述复合膜置于温度为30℃-90℃、加压至5mpa-15mpa的鼓风烘箱中干燥。

技术总结
本发明提供一种含能导电复合薄膜，包括碳纳米管复合体以及包覆在所述碳纳米管复合体外侧的含能离子液体包覆层，碳纳米管复合体包括碳纳米管和纳米氧化铜粒子，纳米氧化铜粒子分布在所述碳纳米管的表面上。该复合薄膜在高电压条件下通过碳纳米管高效传热、含能离子液体高温发火、纳米氧化铜粒子分解生成氧气助燃，实现热量的快速释放，从而解决了现有薄膜材料无法完全破坏电子芯片内部的结构的问题，有效保障了技术的安全性。

技术研发人员：刘佩进,何伟
受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5