本實用新型涉及納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展，柔性儲能裝置因具有厚度薄、質(zhì)量輕、柔韌性好、可拉伸等特點，逐步應(yīng)用于可折疊設(shè)備、可穿戴性傳感器、植入性醫(yī)療設(shè)備、電加熱接觸電極材料等。一般導(dǎo)電電極材料采用一種高導(dǎo)電背膠的金屬箔或?qū)щ姴迹鋵?dǎo)電背膠和導(dǎo)電基材組成完整的導(dǎo)電體，可以與任何金屬以粘結(jié)方式，完成電搭接和縫隙的電封閉。但是目前導(dǎo)電膠仍然存在以下問題：電導(dǎo)率偏低，目前大多數(shù)導(dǎo)電膠的體積電阻率仍維持在10^-3～10^-4Ω·cm，與釬料接頭(l.5×l0^-5Ω·cm)的體積電阻率相比仍有很大差距，并且導(dǎo)熱性差，這就限制了導(dǎo)電膠在功率元件上的使用；接觸電阻穩(wěn)定性差，在濕熱環(huán)境中，導(dǎo)電膠接頭的接觸電阻隨時間延長而迅速升高；粘接的力學(xué)性能較差；導(dǎo)電填料(如銀粉導(dǎo)電膠中的銀等)易遷移；柔性比較差。上述缺點在很大程度上限制了導(dǎo)電膠在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種解決上述技術(shù)問題的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)，其包括：

包括：彼此復(fù)合的碳納米管薄膜層、金屬層及導(dǎo)電膠層，其中，所述金屬層至少設(shè)于所述碳納米管薄膜層的一個表面上，所述導(dǎo)電膠層設(shè)置在所述金屬層上。

作為本實用新型的進一步改進，所述金屬層是通過電化學(xué)沉積法或化學(xué)沉積法或電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法或脈沖激光沉積法設(shè)于所述碳納米管薄膜層的表面上。

作為本實用新型的進一步改進，所述金屬層的材質(zhì)為金或銀或銅或鎳或鈷或鐵。

作為本實用新型的進一步改進，所述碳納米管薄膜層的厚度為0.1～100um。

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用碳納米管薄膜作為基礎(chǔ)導(dǎo)電材料，將金屬包覆在碳納米管薄膜表面作為導(dǎo)電體，然后再在金屬表面貼上背膠形成一種柔性可貼的面狀導(dǎo)電材料，該材料具有以下優(yōu)點：柔性好，耐彎折，接觸電阻穩(wěn)定性好；導(dǎo)電性好，貼上背膠后的電阻率在10^-5Ω·cm以上，導(dǎo)熱性能優(yōu)良；粘結(jié)的力學(xué)性能好。

附圖說明

圖1是本實用新型一具體實施方式中制備基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本實用新型一具體實施方式中碳納米管薄膜層與金屬層復(fù)合的掃描電鏡照片；

圖3是本實用新型一具體實施方式中基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的能譜圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖所示的各實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本實用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空間相對位置的術(shù)語是出于便于說明的目的來描述如附圖中所示的一個單元或特征相對于另一個單元或特征的關(guān)系。空間相對位置的術(shù)語可以旨在包括設(shè)備在使用或工作中除了圖中所示方位以外的不同方位。例如，如果將圖中的設(shè)備翻轉(zhuǎn)，則被描述為位于其他單元或特征“下方”或“之下”的單元將位于其他單元或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語“下方”可以囊括上方和下方這兩種方位。設(shè)備可以以其他方式被定向(旋轉(zhuǎn)90度或其他朝向)，并相應(yīng)地解釋本文使用的與空間相關(guān)的描述語。

參圖1所示為本實用新型一種基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的一較佳實施方式。本實用新型的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)10包括彼此復(fù)合的碳納米管薄膜層11、金屬層12及導(dǎo)電膠層13，其中，金屬層12至少設(shè)于碳納米管薄膜層11的一個表面上，導(dǎo)電膠層13設(shè)置在金屬層12上。

碳納米管薄膜層11為片狀，其經(jīng)過海綿態(tài)碳納米管的收集和碳納米管致密化兩個步驟制備完成。碳納米管采用浮動催化化學(xué)氣相沉積的方法制備，然后通過自制的收集設(shè)備將碳納米管收集在一個滾筒上，形成海綿態(tài)碳納米管聚集體，最后通過后處理工藝對海綿態(tài)碳納米管聚集體進行致密化得到柔性碳納米管薄膜，其厚度為0.1～100um，寬度可以依據(jù)實際需求調(diào)控。并且，由于海綿態(tài)碳納米管的收集和碳納米管致密化為本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，故在此對這兩個步驟不再詳述。

金屬層12是通過電化學(xué)沉積法或化學(xué)沉積法或電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法或脈沖激光沉積法設(shè)于碳納米管薄膜層11的表面上。

導(dǎo)電膠可通過涂覆的方法在金屬層12上形成導(dǎo)電膠層13，導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性能的膠黏劑，它通常以基體樹脂和導(dǎo)電填料即導(dǎo)電粒子為主要組成成分，通過基體樹脂的粘接作用把導(dǎo)電粒子結(jié)合在一起，形成導(dǎo)電通路，實現(xiàn)被粘材料的導(dǎo)電連接。導(dǎo)電膠可以是市售品。

為了更好的闡述本發(fā)明，以下提供一制備基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的具體實施例。

由于碳納米管薄膜自身具有一定的導(dǎo)電性能，因此在本實施例中采用電化學(xué)方法直接在碳納米管薄膜層11的表面沉積金屬可以實現(xiàn)柔性高導(dǎo)電體，具體的操作步驟如下：

S1、采用浮動催化化學(xué)氣相沉積的方法制備碳納米管，然后通過自制的收集設(shè)備將碳納米管收集在一個滾筒上，形成海綿態(tài)碳納米管聚集體，最后通過后處理工藝對海綿態(tài)碳納米管聚集體進行致密化得到柔性碳納米管薄膜。

S2、脫脂：利用表面活性劑的乳化作用，去除碳納米管薄膜的非皂化性油脂；利用熱堿溶液對油脂的皂化和乳化作用，去除碳納米管薄膜皂化性油脂，最終去除碳納米管薄膜表面的臟污、油脂等。

S3、金屬化：在直流電的作用下，電解液中的金屬離子被還原，并沉積到碳納米管薄膜表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程。

陰極材料：碳納米管薄膜；

陽極材料：如果陽極具有可溶性，則為預(yù)鍍金屬；如果陽極為不可溶性，則為貴金屬(如白金，氧化銥等)；

電解溶液：含有預(yù)鍍金屬離子的溶液，其主金屬離子的濃度50～150g/L，K⁺濃度為150～300g/L，Na⁺的濃度為5～16g/L，NO^3-的濃度為4～20g/L，檸檬酸根離子的濃度為6～16g/L，表面活性劑為溶液不起泡為準。

通電，使得在碳納米管薄膜表面形成金屬層(參圖2-圖3)。

S4、熱處理：表面沉積金屬的碳納米管薄膜具有一定的內(nèi)應(yīng)力，采用高溫?zé)崽幚矸绞较?nèi)用力，使金屬層更加致密化，熱處理在氮氣的保護下進行，溫度為150～400℃。

S5、導(dǎo)電膠貼附：將導(dǎo)電膠涂覆在金屬層表面。

以下是基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)的性能測試結(jié)果(以金屬銅沉積在碳納米管薄膜表面為例)：

1、電導(dǎo)率及抗彎折

2、環(huán)境條件測試(高低溫測試-25℃～100℃)

將基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)放入100℃的水中煮30min，然后在-25℃環(huán)境下放置5min，如此重復(fù)3次，外觀：用放大鏡觀察其表面，無鼓泡，起皮等現(xiàn)象，因此可知表面結(jié)合力良好。

烘干后電阻變化：再次采用直流電源測試其電阻變化：ΔR＝Rfinal-Rinitial電阻變化≤10％。

由上述實驗數(shù)據(jù)可知，本實用新型的基于碳納米管柔性面狀可貼電極結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：柔性好、耐彎折、接觸電阻穩(wěn)定性好；導(dǎo)電性好，貼上背膠后的電阻率在10^-5～10^-6Ω·cm以上，導(dǎo)熱性能優(yōu)良；粘結(jié)的力學(xué)性能好。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。