一种可涂抹的高电导柔性复合材料的应用

文档序号:41271052发布日期:2025-03-17 17:36阅读:36来源:国知局

本发明涉及柔性复合材料,尤其是涉及一种可涂抹的高电导柔性复合材料的应用。


背景技术:

1、当前,柔性热电材料凭借出色的塑性变形能力、轻量化特质及隐蔽性,在可穿戴与便携式电子设备领域应用广泛。然而,在众多柔性热电材料的研究中,传统的制备工艺较为复杂且产量低,往往难以突破固有局限。值得一提的是,我们创新性地采用马弗炉快速制备可涂抹钛酸锶块体,成功地将传统的sro(srtio3)n(n = 1, 2, …, ∞)基硬质陶瓷材料转变为了类似于粉笔的可涂导电材质。这种独特的方法使得材料具有良好的可涂写功能,即使涂在无尘纸上,仍能保持较高的导电性,这在以往的研究中是极为罕见的成果。

2、一直以来,导电聚合物因合成简易且延展性良好,被视作理想的柔性热电材料。相较于传统无机热电材料,有机材料柔性有余,但载流子迁移率与功率输出偏低。除bi2te3合金外,多数合金材料因其固有不可弯曲性,在柔性热电材料应用中极为罕见,且大规模能量转换应用受限于低储量与高成本。尽管half - hassler、笼形物、方钴矿等新型热电材料以及srtio3、nacoo2、bicuseo等传统氧化物热电材料性能显著提升,但这些材料在柔性应用方面的研究仍然匮乏。

3、值得注意的是,氧化物材料相较于金属间化合物,具有稳定性强、稀土丰度高、成本低廉且环境友好的优势。然而,由于无机半导体和陶瓷材料的天然脆性和延展性不足,如何将氧化物热电材料应用于柔性领域一直是一个技术难题。氧化物钙钛矿材料由于其成本低、功能性多、环境友好以及资源丰富等特点,被广泛研究。我们的研究通过优化制备工艺,通过简单高效的方法成功制备出了质地柔软可涂抹的高导电无机钙钛矿热电材料,为柔性热电材料的制备提供了全新的解决方案。

4、与传统材料相比,这种新型柔性无机氧化物热电材料不仅突破了材料制备的复杂性和局限性,还具有良好的热电性能以及红外辐射性能。可在高温炉窑等工业领域,利用其高红外发射率特性的同时,结合其热电性能中的塞贝克效应,将温度进行二次利用,进一步提高能源的利用率。因此,利用其制备的柔性材料具有极高的应用潜力与价值,亟待进一步开发与研究,以填补现有技术在该领域的不足,并拓展热电材料的应用范围与效能。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可涂抹的高电导柔性复合材料的应用,其操作简单,操作过程容易控制,能够快速高效合成tin/sro(srtio3)n (n=1, 2, …, ∞)复合粉体,并通过简单的涂抹工艺制成具有优异电学性能的柔性复合材料。其中tin/sro(srtio3)n (n=1,2, …, ∞)的srtio3是一个基本结构单元,n表示该基本单元的重复次数或数量。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种可涂抹的高电导柔性复合材料的应用,所述可涂抹的高电导柔性复合材料tin/sro(srtio3)n(n=1, 2, …, ∞),包括可涂抹的氮化钛与钛酸锶复合导电材料、柔性基体。

3、优选的,包括以下步骤:

4、制备复合导电材料:将srco3粉与tin粉均匀混合研磨,压制成块体后,用石墨纸包裹,进行烧结,制得可涂抹的高导电性氮化钛与钛酸锶复合块体,将高导电性氮化钛与钛酸锶复合块体研磨,得到复合导电粉体;srco3与tin的摩尔比为x:y,其中,x=1且0.7<y<2;

5、制备高电导柔性复合材料:将复合导电材料附着在柔性基体上,形成高电导率柔性复合材料;复合导电材料包括高导电性氮化钛与钛酸锶复合块体或复合导电粉体。

6、还包括以下步骤:

7、制备复合导电粉体:将srco3粉与tin粉均匀混合研磨,压制成块体后,用石墨纸包裹,进行第一次埋烧,制得可涂抹的高导电性氮化钛与钛酸锶第一复合块体,将高导电性氮化钛与钛酸锶第一复合块体研磨,得到第一复合导电粉体tin/sro(srtio3)n(n = 1, 2,…, ∞);将第一复合导电粉体再次压制成块,放置于马弗炉中进行第二次埋烧或真空热压烧结,制备较致密的可涂抹氮化钛与钛酸锶第二复合块体,将氮化钛与钛酸锶第二复合块体研磨得到第二复合导电粉体;

8、制备高电导柔性复合材料:将第一复合块体或第一复合导电粉体、第二复合块体或第二复合导电粉体涂抹在柔性基体上,形成高电导率柔性复合材料。

9、第一次埋烧时,温度为1200-1300℃、保温时间为3-6 h。

10、第二次埋烧时,温度为1400-1600℃、保温时间为5-10 h。

11、真空热压烧结时,温度为1200-1500℃、保温时间为1-3 h。

12、优选的,制备复合导电粉体时至少经过一次研磨、压制和烧结。

13、优选的,柔性基体包括绝缘柔性材料以及金属箔类,其中,绝缘柔性材料包括纤维素、织物、纸张。

14、优选的,包括以下步骤:

15、制备复合导电材料:将碱土金属碳酸盐粉体与tin粉均匀混合研磨,压制成块体后,用石墨纸包裹,进行烧结,制得可涂抹的高导电性氮化钛与碱土金属钛酸盐复合块体,将高导电性氮化钛与碱土金属钛酸盐复合块体研磨,得到复合导电粉体;复合块体中碱土金属碳酸盐与tin的摩尔比为x:y,其中,x=1且0.7<y<2;

16、制备高电导柔性复合材料:将复合导电材料附着在柔性基体上,形成高电导率柔性复合材料;复合导电材料包括高导电性氮化钛与碱土金属钛酸盐复合块体或复合导电粉体。优选的,碱土金属碳酸盐粉体包括碳酸钙粉体、碳酸钡粉体。

17、优选的,将复合导电材料附着在柔性基体上的方式包括

18、通过溶液处理法通过将粉末分散在溶剂中形成悬浮液,再通过涂布或浸渍等方式沉积在基材上,蒸发溶剂后形成柔性薄膜,形成高电导率柔性复合材料;

19、或使用熔融挤出法,通过加热熔融后挤出成型,冷却后形成高电导率柔性复合材料;

20、或使用3d打印技术则通过逐层打印粉末与粘结剂的混合物,实现复杂结构的柔性材料制备,形成高电导率柔性复合材料;

21、或与溶剂混合,制备成糊状物,然后将其涂抹在柔性基体上,形成高电导率柔性复合材料;

22、或使用复合块体涂抹在柔性基底上,干燥后形成具有高电导率的柔性复合材料。

23、优选的,可涂抹的氮化钛与钛酸锶复合块体为高导电性n型可涂抹半导体。

24、优选的,烧结的温度为1200-1600℃、保温时间为1-10h,升温速率为3-10℃/ min。

25、优选的,预压成型时,压力为1mpa-50mpa。

26、可涂抹的高电导柔性复合材料和高导电性氮化钛与钛酸锶复合粉体在热电材料以及红外辐射材料中的应用。

27、因此,本发明采用上述一种可涂抹的高电导柔性复合材料的应用,其技术效果如下所述:

28、(1)制备方法简单快捷,操作过程容易控制,适合大规模生产。

29、(2)通过固相反应法合成的复合粉体,具有良好的分散性和均匀性。

30、(3)复合材料具有极低的电阻,且具有类似粉笔的可涂抹性,可方便地涂覆在各种基底上,如无尘纸,仍具有较好的导电性能。

31、(4)复合材料具有较高的红外发射率,在真空高温炉内涂覆可使热量二次利用,提高能源利用率。

32、(5)该材料的应用范围广泛,可在电子设备、传感器、能源存储等领域发挥重要作用,推动了无机氧化物柔性导电陶瓷的发展。

33、(6)本发明通过固相反应法制备复合粉体,并结合涂抹工艺,实现了材料的柔性化和高导电性。这种材料不仅制备简便,而且具有广泛的应用潜力,有望在热电、红外辐射等多个领域替代传统的材料。

34、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

当前第1页1 2 
当前第1页1 2 
网友询问留言 留言:0条
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1