芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法专利检索-电极火花隙绝缘专利检索查询-专利查询网

芳纶纳米 纤维/碳 纳米管/导电聚苯胺复合 薄膜材料及其制备方法

阅读：364发布：2022-03-08

专利汇可以提供芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种芳纶纳米纤维 / 碳纳米管 /导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法。本发明以具有高力学强度、高柔性的芳纶纳米纤维为基底材料，负载碳纳米管层为集流器，并与导电聚苯胺复合，采用梯级复合模式在芳纶纳米纤维薄膜的基础上逐步组装完善的碳纳米管导电层与聚苯胺赝电容活性层，制备芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料。本发明的薄膜电极材料在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达221mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达173mF/cm2，电容保持率为78％，兼具高力学强度、高比电容、高倍率性能，可作为自支撑柔性电极材料。，下面是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)采用DMSO/KOH体系将PPTA纺丝纤维溶解制成芳纶纳米纤维溶液；
(2)采用搅拌辅助超声方法将碳纳米管分散在表面活性剂中配置成碳纳米管分散液，所述的表面活性剂选自十二烷基苯璜酸钠、十二烷基硫酸钠或琥珀酸二异辛酯磺酸钠；
(3)在芳纶纳米纤维溶液中加水，室温搅拌，将得到的混合凝胶体系陈化消泡；
(4)采用真空抽滤法将步骤(3)得到的混合体系组装成芳纶纳米纤维凝胶膜；
(5)加入碳纳米管分散液，采用真空抽滤法将碳纳米管薄膜组装于步骤(4)得到的芳纶纳米纤维凝胶膜上，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜；
(6)对芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜进行洗涤，以除去多余的表面活性剂，随后进行干燥，所述的碳纳米管的负载量为0.25～2mg/cm2；
(7)以干燥的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜为工作电极，浸泡在苯胺的硫酸溶液中，进行阳极氧化聚合，先在恒电位为0.8V下，维持0.5～1min以进行聚苯胺的成核反应，然后再以恒电流密度为0.25～1.98mA/cm2，维持1～10min进行聚合反应，洗涤干燥后，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的芳纶纳米纤维溶液的浓度为2～10mg/mL，溶解时间为两周，溶解温度为室温，芳纶纳米纤维的平均尺寸为：直径30～40nm，长度5～10μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的碳纳米管分散液的制备工艺为：将碳纳米管加入表面活性剂的水溶液中，搅拌至混合均匀后，超声分散，超声功率为280W，超声时间为2～4h，超声温度保持在20℃以下，超声结束后将分散液置于冰水浴中陈化2～6h以消泡。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的表面活性剂的浓度为2～10mg/mL，碳纳米管浓度为1～5mg/mL。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，每100mL芳纶纳米纤维溶液中加入125～200mL水；室温搅拌时间为2～4h；室温陈化时间为2h以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)和(5)中，抽滤装置采用砂芯漏斗配制直径为47mm的微孔滤膜，真空抽滤压力为-0.1MPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，洗涤方法为在芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜表面滴加水，然后进行真空抽滤除去多余的表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，干燥工序为室温下干燥24～48h，随后50～60℃下真空干燥20～24h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，所述的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜电极的尺寸为1×1cm2；硫酸溶液浓度为1M，苯胺浓度为0.3M；对电极为铂片，参比电极为Ag/AgCl。
10.根据权利要求1至9任一所述的制备方法制得的芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料。

说明书全文

芳纶纳米 纤维/碳 纳米管/导电聚苯胺复合 薄膜材料及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明属于聚合物复合材料制备技术领域，涉及一种芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 超级电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，在新能源发电系统、分布式储能系统、新能源汽车及航天设备等领域具有广泛的应用。随着便携式电子设备和混合动力电动汽车的商业化的发展，对超级电容器的电极材料提出了柔性化与简便化的实用要求。近年来，得益于良好的加工性与力学性能优势，新型碳系纳米材料已被广泛的应用于柔性电极材料。以石墨烯(碳纳米管)充当具有柔性支撑能力的集流体，将赝电容组分与其复合，可以较好的发挥组分之间的协同效应，获得兼具力学性能与电化学性能的电极材料，从而实现高性能柔性超级电容器的制备(ACS nano,2009,3,1745-1752)。但是石墨烯(碳纳米管)材料固有的脆性无法适应实际应用可能出现的弯曲，折叠，扭曲等形变状态。例如，文献(Carbon,2005,43,1891-1896)报道的碳纳米管薄膜的拉伸强度仅为16MPa，应变仅为1.7％。专利(CN 103400703A)报道了以碳纳米管薄膜为载体，进一步沉积赝电容组分而组装的自支撑电极材料，此方法虽提高了复合材料的比电容，但是同样面临低力学性能的问题，无法实现电极的力学性能与电化学性能的兼容。因此具有高力学强度、高电化学性能尤其是高倍率性能的自支撑柔性电极材料的研究成为当前新能源领域的热点研究。

[0003] 聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)是一种高性能对位芳纶纤维，基本重复单元为-[-CO-C6H4-CONH-C6H4NH-]-。芳纶纤维纱线具有高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀、阻燃性强、抗疲劳、稳定性强等优点。将对位芳纶纤维溶解在二甲基亚砜中，可以得到芳纶纳米纤维(ACS nano,2011,5(9):6945-6954)。由芳纶纳米纤维组装成的薄膜材料具有优异的力学强度，可以作为自支撑柔性电极的优良载体。例如，将芳纶纳米纤维与导电聚噻吩复合，可以组装成柔性电极材料(J.Mater.Chem.A,2016,4:17324-17332)。然而，这种电极材料通过液相共混的方式制备，组分间较差的界面相容性导致了其低力学强度(76.4MPa)与低质量比电容(111.5F/g)。

[0004] 聚苯胺(PANI)作为一种最常用的导电聚合物，在超级电容器电极材料领域具有广泛的应用。专利(CN105111507A)报道了在细菌纤维素表面聚合聚苯胺，然后与碳纳米进行共混组装成自支撑柔性电极。但是该方法存在以下问题：(1)聚苯胺较差的导电率弱化了电极材料的电化学倍率性能，虽可以通过提高碳纳米管负载量来改善材料倍率性能，但不可避免的会导致材料的比电容大大降低；(2)电极材料拥有较大的厚度，使得材料的柔性受限，大幅度的变形会引发由内应力松弛导致的组分脱落情况；(3)碳纳米管与纤维素之间缺乏有效的界面作用力，无法赋予电极材料高力学强度。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种高力学强度、高倍率性能的芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法。本发明以具有高力学强度、高柔性的芳纶纳米纤维为基底材料，负载碳纳米管层为集流器，并与导电聚苯胺复合，制备兼具高力学强度、高比电容、高倍率性能的电极材料，可用作柔性自支撑电极材料。

[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：

[0007] 芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的制备方法，具体步骤如下：

[0008] (1)采用二甲基亚砜(DMSO)/KOH体系将PPTA纺丝纤维溶解制成芳纶纳米纤维溶液；

[0009] (2)采用搅拌辅助超声方法将碳纳米管分散在表面活性剂中配置成碳纳米管分散液，所述的表面活性剂选自十二烷基苯璜酸钠、十二烷基硫酸钠或琥珀酸二异辛酯磺酸钠；

[0010] (3)在芳纶纳米纤维溶液中加水，室温搅拌，将得到的混合凝胶体系陈化消泡；

[0011] (4)采用真空抽滤法将步骤(3)得到的混合体系组装成芳纶纳米纤维凝胶膜；

[0012] (5)加入碳纳米管分散液，采用真空抽滤法将碳纳米管薄膜组装于步骤(4)得到的芳纶纳米纤维凝胶膜上，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜；

[0013] (6)对芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜进行洗涤，以除去多余的表面活性剂，随后进行干燥，所述的碳纳米管的负载量为0.25～2mg/cm2；

[0014] (7)以干燥的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜为工作电极，浸泡在苯胺的硫酸溶液中，进行阳极氧化聚合，先在恒电位为0.8V下，维持0.5～1min以进行聚苯胺的成核反应，然后再以恒电流密度为0.25～1.98mA/cm2，维持1～10min进行聚合反应，洗涤干燥后，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料。

[0015] 进一步的，步骤(1)中，所述的芳纶纳米纤维溶液的浓度为2～10mg/mL，溶解时间为两周，溶解温度为室温，芳纶纳米纤维的平均尺寸为：直径30～40nm，长度5～10μm。

[0016] 进一步的，步骤(2)中，所述的碳纳米管分散液的制备工艺为：将碳纳米管加入表面活性剂的水溶液中，搅拌至混合均匀后，超声分散，超声功率为280W，超声时间为2～4h，超声温度保持在20℃以下，超声结束后将分散液置于冰水浴中陈化2～6h以消泡；所述的表面活性剂的浓度为2～10mg/mL，碳纳米管浓度为1～5mg/mL。

[0017] 进一步的，步骤(3)中，每100mL芳纶纳米纤维溶液中加入125～200mL水；室温搅拌时间为2～4h；室温陈化时间为2h以上。

[0018] 进一步的，步骤(4)和(5)中，抽滤装置采用砂芯漏斗配制直径为47mm的微孔滤膜，真空抽滤压力为-0.1MPa。

[0019] 进一步的，步骤(6)中，洗涤方法为在芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜表面滴加水，然后进行真空抽滤除去多余的表面活性剂；干燥工序为室温下干燥24～48h，随后50～60℃下真空干燥20～24h。

[0020] 进一步的，步骤(7)中，所述的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜电极的尺寸为1×1cm2；硫酸溶液浓度为1M，苯胺浓度为0.3M；对电极为铂片，参比电极为Ag/AgCl。

[0021] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：

[0022] (1)以芳纶纳米纤维薄膜为力学支撑，以碳纳米管薄膜为集流体，以导电聚苯胺为电化学活性功能组分，制备出了具有高机械强度、高倍率的自支撑柔性电极材料。

[0023] (2)采用梯级复合模式逐步组装碳纳米管导电层与聚苯胺活性层，通过调节碳纳米管与聚苯胺的用量，控制芳纶纳米纤维/碳纳米管/聚苯胺膜的结构，制备得到了兼具力学性能和倍率性能的柔性电极材料。例如，当苯胺聚合电流密度为0.25mA/cm2时，得到的薄膜电极材料在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达221mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达173mF/cm2，电容保持率为78％。附图说明

[0024] 图1是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的制备流程示意图；

[0025] 图2是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的应力-应变曲线图；

[0026] 图3是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料在硫酸电解液中的循环伏安曲线(扫描速率为100mV/s)；

[0027] 图4是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料在硫酸电解液中的循环伏安曲线(扫描速率为10～200mV/s)；

[0028] 图5是芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的倍率性能图。

具体实施方式

[0029] 下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

[0030] 本发明的芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料的制备流程示意图如图1所示。下述实施例采用的PPTA为商业购买得到的凯夫拉纺丝纤维。

[0031] 实施例1

[0032] 称取1g凯夫拉纱线和1.5gKOH，加入DMSO，在25℃下搅拌14天，得到2mg/mL的芳纶纳米纤维溶液。

[0033] 称取碳纳米管，加入十二烷基苯磺酸钠溶液(溶液浓度为5mg/mL)，搅拌至混合均匀。将反应体系转移至水浴超声波中，超声分散2h以上，功率为280W，超声过程中辅助冰水浴，控制温度不超过20℃。随后将混合体系置于冰水浴中陈化2h以上，得到3mg/mL的碳纳米管分散液。

[0034] 在25mL的芳纶纳米纤维溶液中加入50mL去离子水，室温下剧烈搅拌2h以上，得到芳纶纳米纤维的凝胶体系。该体系在室温下陈化2h，除去气泡，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维凝胶膜。

[0035] 将碳纳米管分散液缓慢滴加置滤杯中，完全覆盖于上述凝胶膜，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维/碳纳米管凝胶膜。将该复合膜置于室温下干燥24h以上，随后60℃真空干燥24h，得到碳纳米管负载量为1mg/cm2的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜。

[0036] 移取1.27mL的苯胺单体溶解于45mL的1M硫酸溶液中，搅拌1h以上至混合均匀，得到苯胺浓度为0.3M的聚合电解液。聚苯胺的电化学沉积采用三电极体系，将芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜裁剪为1×1cm2的块状薄膜，以此为工作电极，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极。体系在0.8V阳极电压下预聚合1min，使聚苯胺在碳纳米管上成核，随后切2
换为0.25mA/cm的恒电流聚合，反应进行10min，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜电极。此复合薄膜电极的拉伸强度为226MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达221mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达173mF/cm2，电容保持率为
78％。

[0037] 实施例2

[0038] 称取1g凯夫拉纱线和1.5gKOH，加入DMSO，在25℃下搅拌14天，得到芳纶纳米纤维溶液。得到5mg/mL的芳纶纳米纤维溶液。

[0039] 称取碳纳米管，加入十二烷基硫酸钠溶液(溶液浓度为4mg/mL)，搅拌至混合均匀。将反应体系转移至水浴超声波中，超声分散2h以上，功率为280W，超声过程中辅助冰水浴，控制温度不超过20℃。随后将混合体系置于冰水浴中陈化2h以上，得到2mg/mL的碳纳米管分散液。

[0040] 量取25mL的芳纶纳米纤维溶液置于反应器中，加入50mL去离子水，室温下剧烈搅拌2h以上，得到芳纶纳米纤维的凝胶体系。该体系在室温下陈化2h，除去气泡，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维凝胶膜。

[0041] 将碳纳米管悬浮液缓慢滴加置滤杯中，完全覆盖于上述凝胶膜，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维/碳纳米管凝胶膜。将该复合膜置于室温下干燥24h以上，随后60℃真空干燥24h，得到碳纳米管负载量为0.5mg/cm2的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜。

[0042] 移取1.27mL的苯胺单体溶解于45mL的1M硫酸溶液中，搅拌1h以上至混合均匀，得到苯胺浓度为0.3M的聚合电解液。聚苯胺的电化学沉积采用三电极体系，将芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜裁剪为1×1cm2的块状薄膜，以此为工作电极，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极。体系在0.8V阳极电压下预聚合1min，使聚苯胺在碳纳米管上成核，随后切换为0.5mA/cm2的恒电流聚合，反应进行10min，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜电极。此复合薄膜电极的拉伸强度为249MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达179mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达160mF/cm2，电容保持率为89％。

[0043] 实施例3

[0044] 称取1g凯夫拉纱线和1.5gKOH，加入DMSO，在25℃下搅拌14天，得到10mg/mL芳纶纳米纤维溶液。

[0045] 称取碳纳米管，加入琥珀酸二异辛酯磺酸钠溶液(溶液浓度为2mg/mL)，搅拌至混合均匀。将反应体系转移至水浴超声波中，超声分散2h以上，功率为280W，超声过程中辅助冰水浴，控制温度不超过20℃。随后将混合体系置于冰水浴中陈化2h以上，得到1mg/mL碳纳米管分散液。

[0046] 量取25mL的芳纶纳米纤维溶液置于反应器中，加入50mL去离子水，室温下剧烈搅拌2h以上，得到芳纶纳米纤维的凝胶体系。该体系在室温下陈化2h，除去气泡，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维凝胶膜。

[0047] 将碳纳米管水悬浮液缓慢滴加置滤杯中，完全覆盖于上述凝胶膜，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维/碳纳米管凝胶膜。将该复合膜置于室温下干燥24h以上，随后60℃真空干燥24h，得到碳纳米管负载量为0.25mg/cm2的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜。

[0048] 移取1.27mL的苯胺单体溶解于45mL的1M硫酸溶液中，搅拌1h以上至混合均匀，得到苯胺浓度为0.3M的聚合电解液。聚苯胺的电化学沉积采用三电极体系，将芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜裁剪为1×1cm2的块状薄膜，以此为工作电极，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极。体系在1V阳极电压下预聚合1min，使聚苯胺在碳纳米管上成核，随后切换为1mA/cm2的恒电流聚合，反应进行5min，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜电极。此复合薄膜电极的拉伸强度为275MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达172mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达157mF/cm2，电容保持率为91％。

[0049] 实施例4

[0050] 称取1g凯夫拉纱线和1.5gKOH，加入DMSO，在25℃下搅拌14天，得到5mg/mL的芳纶纳米纤维溶液。

[0051] 称取碳纳米管，加入十二烷基苯磺酸钠溶液(溶液浓度为7mg/mL)，搅拌至混合均匀。将反应体系转移至水浴超声波中，超声分散2h以上，功率为280W，超声过程中辅助冰水浴，控制温度不超过20℃。随后将混合体系置于冰水浴中陈化2h以上，得到5mg/mL碳纳米管分散液。

[0052] 量取25mL的芳纶纳米纤维溶液置于反应器中，加入50mL去离子水，室温下剧烈搅拌2h以上，得到芳纶纳米纤维的凝胶体系。该体系在室温下陈化2h，除去气泡，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维凝胶膜。

[0053] 将碳纳米管悬浮液缓慢滴加置滤杯中，完全覆盖于上述凝胶膜，经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维/碳纳米管凝胶膜。将该复合膜置于室温下干燥24h以上，随后60℃真空2
干燥24h，得到碳纳米管负载量为1.8mg/cm的芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜。

[0054] 移取1.27mL的苯胺单体溶解于45mL的1M硫酸溶液中，搅拌1h以上至混合均匀，得到苯胺浓度为0.3M的聚合电解液。聚苯胺的电化学沉积采用三电极体系，将芳纶纳米纤维/碳纳米管复合薄膜裁剪为1×1cm2的块状薄膜，以此为工作电极，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极。体系在1.0V阳极电压下预聚合1min，使聚苯胺在碳纳米管上成核，随后切换为1.98mA/cm2的恒电流聚合，反应进行1min，得到芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜电极。此复合薄膜电极的拉伸强度为175MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达170mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容仍可达150mF/cm2，电容保持率为88％。

[0055] 对比例1

[0056] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但在材料组成中不含有导电聚苯胺。该薄膜的拉伸强度为234MPa，1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容为37mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容为26mF/cm2，电容保持率为70％。

[0057] 对比例2

[0058] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但在材料组成中不含有碳纳米管与导电聚苯胺。该薄膜的拉伸强度为255MPa，无电化学行为。

[0059] 对比例3

[0060] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但在将实施例1中相同量的芳纶纳米纤维分散液和碳纳米管分散液进行共混，然后经真空抽滤处理制得芳纶纳米纤维/碳纳米管薄膜。该薄膜的拉伸强度为215MPa，无导电性能无法继续沉积聚苯胺。

[0061] 对比例4

[0062] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但是聚苯胺的恒电流沉积时间改变为20min。该薄膜的拉伸强度为165MPa，此复合薄膜电极在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达158mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容为95mF/cm2，电容保持率60％。过长的沉积时间会造成复合薄膜的力学性能下降。

[0063] 对比例5

[0064] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但是聚苯胺的沉积方式改变为在0.8V阳极电压下恒电位聚合10分钟。该薄膜的拉伸强度为223MPa，此复合薄膜电极在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容可达120mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容为
60mF/cm2，电容保持率50％。

[0065] 对比例6

[0066] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但将芳纶纳米纤维换成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。将得到的PET/碳纳米管复合薄膜作为工作电极，在0.8V阳极电压下预聚合，按照实施例1的电化学聚合步骤，无法制备得到PET/碳纳米管/聚苯胺复合膜，碳纳米管在水的作用下从PET表面脱落。

[0067] 对比例7

[0068] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但碳纳米管水分散液的浓度为10mg/mL，碳纳米管负载量为4mg/cm2。过多的碳纳米管负载量造成碳纳米管层从芳纶纤维薄膜上脱落，无法进行聚苯胺的沉积。

[0069] 对比例8

[0070] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但表面活性剂为十二烷基氨基丙酸(溶液浓度为15mg/mL)。该薄膜的拉伸强度为210MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容为203mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容为140mF/cm2，电容保持率为69％。

[0071] 对比例9

[0072] 按照指定的各组分含量重复实施例1的方法，但在材料组成中将碳纳米管换成石墨烯。该薄膜的拉伸强度为243MPa，在1mA/cm2充放电流密度下，面积比电容为198mF/cm2，30倍率充放电流密度下，面积比电容为56mF/cm2，电容保持率为28％。

[0073] 表1为实施例1-4和对比例1-9的性能测试数据表。

[0074] 表1

[0075]

[0076] 本发明中采用梯级复合模式在芳纶纳米纤维薄膜的基础上逐步组装完善的碳纳米管导电层与聚苯胺赝电容活性层，制备了具有高机械强度、高倍率自支撑柔性电极材料，并且极大地提高了电极材料的倍率性能，显著改善柔性电极材料机械力学性能与电化学性能兼容程度。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种自偏置各向异性磁电阻传感单元的制备方法	2021-03-07	0
一种三维亲锂导电网络材料及制备方法与应用	2020-05-26	1
微流控器件以及在微流控器件中加载流体的方法	2021-06-10	0
半导体器件	2021-09-10	0
半导体器件和包括该器件的半导体电路	2020-12-14	0
有机发光二极管器件及其驱动方法、显示面板、显示装置	2021-07-24	1
一种网络设备自感自救PDU及其自感自救方法	2020-05-24	0
一种阵列基板及其制备方法	2020-09-15	1
一种机械手指关节用压电电机支撑以及机械手指关节	2023-07-21	0
一种可干燥的混料装置	2020-10-17	1

芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备方法

芳纶纳米纤维/碳纳米管/导电聚苯胺复合薄膜材料及其制备

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：