块体柔性自修复导电高分子制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

导电高分子材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料，导电高分子材料具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性，同时还具有一系列光学性能等，具有与一般聚合物不同的特性。因此，可用于充电电池的电极材料、能源、光电子器件、传感器、电磁屏蔽等诸多领域，被誉为 2l 世纪最有前景的功能材料之一。高分子材料代替金属材料是今后材料学科领域的发展趋势。由此带来导电性聚合物的市场需求日益增长，其应用领域逐步扩大，这就必然对导电性聚合物提出更高的要求。然而受机械、化学、温度等各种因素的影响，导电高分子材料在加工和应用过程中，它的内部难免产生微裂纹。这将导致材料的力学性能、导电性能下降，从而影响其使用寿命。在此情况下，具有自修复性能的导电高分子材料应运而生。此前，导电自修复高分子材料的研究已有少量报导。例如，li等制备了基于银纳米线的层层组装聚电解质膜。该材料浸泡在水中能实现对划痕的明显修复。benjamin等制备了ni掺杂的导电自修复高分子材料。当ni掺杂质量分数为75％时，导电高分子的修复率为90％，材料的电导率达40s·cm^-1。benjamin将这一现象称之为“纳米一超分子效应”，这为进一步研究“纳米一超分子型”自修复导电高分子材料的修复机理和提高修复率提供了很好的基础。bielawski等利用超分子设计技术将n-杂环卡宾和过渡金属配位反应制备了自修复金属有机高聚物薄膜材料，该导电薄膜材料在150℃、二甲基亚砜蒸汽条件下可实现自修复，电导率为1×10^-3s·cm^-1，但该材料在室温下并没用表现出较强的自修复性。制备室温条件下可以高效自修复的导电高分子材料是学科面临的关键技术难题。

按照材料的结构与组成，高分子导电材料通常分为结构型和复合型两大类。结构型高分子导电材料是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。复合型高分子导电材料由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势，用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。目前，复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种，一种是用结构型导电聚合物粉末或颗粒与基体树脂共混，它们是抗静电材料和电磁屏蔽材料的主要用料，其用途十分广泛，是目前最有实用价值的导电塑料。另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中的导电树脂基复合材料。

导电高分子材料在加工和应用过程中，然而受机械、化学、温度等各种因素的影响，它的内部难免产生微裂纹。这将导致材料的力学性能、导电性能下降，从而影响其使用寿命。在此情况下，具有自修复性能的导电高分子材料应运而生。

2. 研究内容和预期目标

本课题研究不同的甲醛浓度、不同的水浴温度对多孔银的性能和产率的影响，通过扫描电子显微镜和红外光谱仪探究预聚时间的长短、尿素的量、加入多孔银的时刻、保温保压时间的长短对产品的导电性、自修复性及拉伸强度等性能和产率的影响。

目标：制备室温条件下可以高效自修复的导电高分子材料。

3. 研究的方法与步骤

4. 参考文献

[1] sekitani t, noguehi y, hata k, et a1. a rubberlike stretchable active matrix using elastic conductors[j]. science, 2008, 321(5895): 1468-1472.

[2] shepherd r, llievski f, choi w, et a1. multigait soft robot[j]. pnas, 2011, 108(51): 20400-20403.

[3] wool r. self-healing materials: a review[j]. soft matter, 2008, 4(3): 400-418.

5. 计划与进度安排

（1）第1-3周（2022年3月2日—2022年3月20日）查阅文献资料，完成开题报告。查阅中外文献资料，综述国内外研究现状和发展趋势等，并进行外文资料翻译。

（2）第4-6周（2022年3月23日—2022年4月6日）自修复导电高分子的合成研究。对制备出的多孔银进行形貌表征及粒径分析及化学结构红外表征，设计、合成具有自修复功能的复合型导电高分子。

（3）第7-14周（2022年4月7日—2022年5月15日）对制备出的自修复导电高分子进行导电性测试、拉伸强度测试、自修复性能测试、形貌表征及结构红外表征，以确定本研究制备的块体柔性自修复导电高分子是否具有良好的导电性和自修复性，有很强的使用性。