本發明屬于導電材料，具體涉及一種各向異性導電納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、導電高分子（conducting?polymers）是指具有良好導電性的聚合物，常見的導電高分子有聚苯胺（pani）、聚吡咯（ppy）、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（pedot）等。與傳統金屬導體相比，導電高分子不僅具有較輕的重量和良好的柔韌性，而且易于加工和成型，適用于各種電子和光電應用領域。隨著柔性電子、可穿戴設備和智能材料的發展，各向異性導電高分子因能滿足這些前沿領域對材料功能性和性能的嚴苛要求，其重要性愈發凸顯。在一些應用中，如傳感器和柔性電路，導電高分子材料在不同方向上的電導率必須達到不同的標準，以滿足特定的工作條件，但如何實現導電高分子材料在不同方向具有不同電導率還有待研究。

技術實現思路

1、針對上述技術問題，本發明提供了一種各向異性導電納米復合材料及其制備方法和應用，以期至少部分地解決上述技術問題，由此本發明提供的具體技術方案如下。

2、作為本發明的第一個方面，提供了一種各向異性導電納米復合材料的制備方法，包括：將含金屬離子和氧化劑的第一混合溶液施加在具有親液表面的基底上，以在親液表面形成液膜；將導電高分子單體與二維納米片分散液均勻混合形成的第二混合液傾倒在液膜表面并靜置一段時間，其中，二維納米片在液膜表面超鋪展并在相鄰二維納米片之間形成納米限域空間，在納米限域空間內，導電高分子單體與氧化劑發生氧化聚合反應，得到復合膜；將復合膜干燥，得到各向異性導電納米復合材料。

3、作為本發明的第二個方面，提供了一種各向異性導電納米復合材料，其利用上述方法制備得到。

4、作為本發明的第三個方面，提供了一種各向異性導電納米復合材料在電子器件中的應用。

5、在本發明實施例中，通過二維納米片在液膜表面超鋪展形成納米限域空間，使得導電高分子單體在其中進行氧化聚合反應，這種特殊的結構有利于形成具有各向異性的導電通道。同時，納米限域空間內的反應環境相對穩定且均勻，有利于導電高分子單體在二維納米片之間均勻聚合，從而使最終得到的各向異性導電納米復合材料（以下簡稱復合材料）在納米尺度上具有較好的均勻性。二維納米片的引入不僅對導電性能有貢獻，還可以增強復合材料的力學性能。二維納米片與導電高分子單體形成的復合結構可以提高復合材料的整體強度和韌性，使復合材料在實際應用中更能承受外力和環境變化，不易發生破裂或損壞，提高了復合材料的穩定性和可靠性。本發明提供的各向異性導電納米復合材料的制備方法，整個制備過程主要包括混合溶液、傾倒、靜置等操作，不需要復雜的設備和高深的技術，易于實現和控制，降低了制備成本和技術門檻，有利于大規模生產和應用。在基底的液膜表面直接進行反應生成復合材料，無需額外的復雜組裝或轉移過程，減少了中間環節可能帶來的雜質引入和結構破壞等問題，有利于保持復合材料的完整性和性能。同時，原位生成的方式也提高了制備效率，縮短了制備周期。

技術特征：

1.一種各向異性導電納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二維納米片在所述液膜表面超鋪展并在相鄰二維納米片之間形成納米限域空間包括：

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬離子選自鐵離子、鈣離子、鋁離子中的至少一種；

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述導電高分子單體選自苯胺、吡咯、3,4-乙烯二氧噻吩中的至少一種；

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述導電高分子單體與所述二維納米片的質量比為1~100:1；

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一混合溶液和所述第二混合液中使用的溶劑各自獨立的選自n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞硫酰胺、醇類溶劑，或n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞硫酰胺、醇類溶劑與水的混合物中的任意一種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化聚合反應的溫度為-5~5℃，所述氧化聚合反應的時間為0.5~1h。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述基底選自無紡布、濾膜、濾紙、水凝膠、玻璃板、硅片、云母片中的任意一種；

9.一種各向異性導電納米復合材料，其特征在于，利用如權利要求1-8中任一項所述的制備方法制備得到。

10.一種如權利要求9所述的各向異性導電納米復合材料在電子器件中的應用。

技術總結
本發明提供了一種各向異性導電納米復合材料及其制備方法和應用，屬于導電材料技術領域。該各向異性導電納米復合材料的制備方法包括：將含金屬離子和氧化劑的第一混合溶液施加在具有親液表面的基底上，以在親液表面形成液膜；將導電高分子單體與二維納米片分散液均勻混合形成的第二混合液傾倒在液膜表面并靜置一段時間，其中，二維納米片在液膜表面超鋪展并在相鄰二維納米片之間形成納米限域空間，在納米限域空間內，導電高分子單體與氧化劑發生氧化聚合反應，得到復合膜；將復合膜干燥，得到各向異性導電納米復合材料。

技術研發人員：趙創奇,范紀豪,余曉東,馬琳琳,劉曉靜,江雷
受保護的技術使用者：中國科學技術大學蘇州高等研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28