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以碳纳米管和银纳米线为代表的一维导电纳米材料由于具有优异的电学性能、力学性能以及纳米效应和大长径比,在电子、能源、光学器件等多个领域有着重要的应用。一维导电纳米复合材料相比于纳米材料本身,由于具有更宏观的性能表现,在实际应用中更具优势。对于纳米复合材料来说,成型工艺很大程度上决定了最终材料的结构和性能。然而,目前所报道的一维纳米复合材料成型工艺中还存在着一些缺陷。例如,在碳纳米管复合材料的制备中,存在着碳纳米管良好分散和保持大长径比之间矛盾的问题。又如在银纳米线复合材料的制备中,现有的工艺存在着效率较低、导电线路制作精度较差等问题,制作形成的复合材料存在耐卷曲、弯折性能较差、银纳米线网络在基体上附着力低等问题。本论文从工艺的研究和改进的角度,对一维导电纳米复合材料的性能进行调控,并对得到的复合材料的应用进行了探索,取得了较好的效果。本论文主要的研究内容和结果如下: (1)通过原创的垂直旋涂方法制备得到了垂直旋涂碳纳米管/聚苯胺复合薄膜以及碳纳米管/聚苯胺夹层结构复合薄膜。垂直旋涂薄膜具有较高的电导率,在碳纳米管含量为10 wt%时,其电导率可达152 S cm-1,远超过文献报道的其它工艺得到的最高导电率:49 S cm-1。夹层结构复合薄膜具有较低的渗透阈值,在碳纳米管添加量仅为2 wt%时,其电导率即可达到51 S cm-1。垂直旋涂工艺可以使碳纳米管均匀地分散在基体中,有效地避免团聚。并且,垂直旋涂工艺在使碳纳米管均匀分散的同时,可以大限度(75%)地保持碳纳米管的原始长径比,使其性能可以得到充分的发挥。 (2)利用垂直旋涂方法制备得到了具有分层结构的银纳米线/聚苯胺复合薄膜。薄膜的电导率随着银纳米线含量的增加而逐渐增加,并在银纳米线面密度为0.84 mg cm-2时达到渗透阈值,建立起完整的导电网络,得到高电导率(1.03×104S cm-1)。与此同时,薄膜聚苯胺面的表观电性能被银纳米线层显著增强。利用由电阻串并联模型推导出的公式,对测试的薄膜电性能结果进行拟合,估算出了银纳米线层和聚苯胺层的接触电阻约为0.11Ωsq-1,比其他填料体系与聚苯胺的接触电阻更小。与银纳米片和银纳米球等其他形貌的纳米银填料的比较显示,银纳米线由于具有大长径比,在作为导电填料方面更具优势,复合材料可以达到更高的电性能。银纳米线/聚苯胺复合薄膜作为pH电响应开关,具有高开关比率、高载流能力及高循环稳定性的特点。将此开关应用于智能pH自调节系统,成功地实现了对系统环境pH值的自动调节功能。说明了此复合薄膜在pH电响应方面的良好应用前景。 (3)利用原创的印刷-抽滤-加压(PFP)工艺制作了银纳米线纸基柔性电路。PFP工艺与其他制作柔性电路的工艺相比,具有低成型温度(室温)、高效率、性能可控、清洁无污染等优点。PFP电路的电导率随着银纳米线含量的增加而显著增加,并在银纳米线面密度为0.5 mg cm-2时达到渗透阈值,电路此时达到6.07×104 S cm-1的高电导率。在此之后电导率随银纳米线含量的增加明显放缓。因此,选择0.5 mg cm-2作为PFP工艺的最优银纳米线用量。PFP电路的电导率随加压压力的增加而几乎呈线性地增加。综合考虑加压设备、材料和能耗等方面的因素,PFP工艺的最终加压压力确定为25 MPa。分析测试表明,25MPa的压力足以制备出具有优异导电性能及力学性能的纸基电路。与其他工艺制各的纸基柔性电路及市售柔性电路的卷曲、弯折测试结果对比显示,市售柔性电路在经过一定次数卷曲、弯折之后均发生了失效,而PFP电路在经过10000次卷曲之后电阻只上升两倍,仍可满足使用要求;在经过50次折叠之后电性能只下降5%,表现出了优异的耐卷曲、耐弯折性能。PFP电路可以满足多种功能电子领域的需求。特别是在柔性电路、可弯折电子器件等领域具有巨大的应用潜力。 (4)采用原创的硅胶直接包埋的方法封装银纳米线电路和电子标签芯片得到了柔性电子标签。此方法省去了芯片的贴片和固化等步骤,提高了生产效率。得到的银纳米线/硅胶复合柔性电子标签具有良好的可读取性,并在拉伸和回复过程中,其性能可以可逆地恢复。银纳米线/硅胶复合柔性电子标签可应用作嵌入式衣物电子标签或洗衣管理中的柔性吊牌,具有良好的耐水洗性能。利用原创的硅胶包埋预拉伸银纳米线网络的方法制各得到了超级可拉伸银纳米线/硅胶复合电路。复合电路在拉伸过程中具有优异的电性能稳定性,在发生80%应变时,其电阻仅上升48%,明显小于绝大部分报道的其他可拉伸电路,并在应力去除时可恢复到初始水平。超级可拉伸电路的银纳米线网络在硅胶基体上有着出色的附着力,在胶带测试中,其电阻在上升79%之后达到稳定,保证了其在应用中的性能稳定性。