纳米片复合材料及其制备方法、具有形状记忆功能的导电纳米复合纸及其应用

本发明属于热敏材料，具体涉及一种纳米片复合材料及其制备方法、具有形状记忆功能的导电纳米复合纸及其应用。

背景技术：

1、目前，火灾早期报警的主要方法有烟感、光感和感温。其中，烟雾传感器的灵敏度是不可靠的，因为烟雾排放的过程受各种因素的影响很大。光探测器在由热积累引起的火灾中是无效的，因为它们只有在火焰已经可见时才会被触发。感温火灾报警器大多依靠外接热传感器来监测温度变化，限制了其方便性和灵活性。因此，科学家们一直致力于设计和制造能够自行检测温度变化的功能材料。

2、在此背景下，火灾报警纸的发展是一个显著的进步。目前，大多数火灾报警纳米纸依赖于在高温下表现出更高导电性的纳米填料的电阻敏感性。例如：cao等人(c.f.cao,b.yu,b.f.guo,w.j.hu,f.n.sun,z.h.zhang,s.n.li,w.wu,l.c.tang,p.a.song,h.wang,bio-inspired,sustainable and mechanically robust graphene oxide-based hybridnetworks for efficient fire protection and warning,chem.eng.j.439(2022)14)开发了一种新型防火和火灾报警纳米纸，该纳米纸基于氧化石墨烯、磷酸化纤维素和单宁酸的混合互联网络，具有增强的结构稳定性、阻燃性和火灾报警反应。ma et al.(t.t.ma,l.p.li,m.z.pan,c.g.guo,c.t.mei,multifunctional mxene-based fire alarmwallpaper with sandwich-like structure for enhanced fire safety andprevention,chem.eng.j.451(2023)12)基于木质纤维素和mxene热敏传感器制备了一种柔性的纳米仿生火灾报警墙纸，具有超灵敏的火灾报警功能和优异的隔热性能。

3、然而，使用纳米纸作为热敏电阻存在很大的火灾危险，因为它们通常需要很高的触发温度，经常需要直接接触火焰。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米片复合材料及其制备方法、具有形状记忆功能的导电纳米复合纸及其应用，由本发明提供的纳米片复合材料制备得到的纳米纸具有形状记忆功能，作为火灾报警纸时无需和火焰直接接触，触发温度低，可实现早期火灾报警。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种纳米片复合材料，包括m(oh)(och3)纳米片以及负载在所述m(oh)(och3)纳米片上的聚多巴胺和导电金属；所述m包括co和ni。

4、优选的，所述聚多巴胺的负载质量百分含量为10～50％。

5、优选的，所述导电金属包括银和/或铜，所述导电金属的负载质量百分含量为30～90％。

6、本发明还提供了上述技术方案所述的纳米片复合材料的制备方法，包括以下步骤：

7、将m(oh)(och3)纳米片、盐酸多巴胺和水混合，调节所得混合液的ph值为碱性后，进行聚合反应，得到纳米片负载聚多巴胺；

8、将所述纳米片负载聚多巴胺、水溶性金属盐、粘合剂、还原剂和水混合，进行还原反应，得到所述纳米片复合材料。

9、优选的，所述m(oh)(och3)纳米片和盐酸多巴胺的质量比为0.5～2：0.38；

10、所述聚合反应的温度为10～40℃，时间大于3h；

11、所述聚合反应在搅拌的条件下进行。

12、优选的，所述粘合剂包括聚乙烯吡咯烷酮；

13、所述纳米片负载聚多巴胺和粘合剂的质量比为1～2：1；

14、所述还原剂包括葡萄糖或醛类试剂；

15、所述纳米片负载聚多巴胺和还原剂的质量比为0.02～0.1：1；

16、所述水溶性金属盐包括水溶性银盐和/或水溶性铜盐；

17、所述纳米片负载聚多巴胺和水溶性金属盐的质量比为0.5～2：1；

18、所述还原反应的温度为10～40℃，时间大于等于3h。

19、优选的，当所述水溶性金属盐为水溶性银盐时，所述还原反应的过程为：

20、将所述纳米片负载聚多巴胺、水溶性银盐、粘合剂、氨水、还原剂和水混合，进行还原反应；

21、所述纳米片负载聚多巴胺和氨水的质量比为0.2～1：1；

22、所述混合包括：

23、将纳米片负载聚多巴胺和水第一搅拌混合，得到分散液；

24、将所述分散液、水溶性银盐、粘合剂和氨水第二搅拌混合，得到的混合液；

25、将所述混合液和还原剂第三搅拌混合。

26、本发明还提供了一种具有形状记忆功能的导电纳米复合纸，由纤维素基料和添加剂制备得到；

27、所述添加剂为上述技术方案所述的纳米片复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的纳米片复合材料。

28、优选的，所述纤维素基料包括羟丙基甲基纤维素；

29、所述添加剂的质量百分含量为10～90％。

30、本发明还提供了上述技术方案所述的导电纳米复合纸作为火灾报警纸或电磁屏蔽纸的应用。

31、本发明提供了一种纳米片复合材料，包括m(oh)(och3)纳米片以及负载在所述m(oh)(och3)纳米片上的聚多巴胺和导电金属；所述m包括co和ni。本发明通过负载聚多巴胺能够更好的在m(oh)(och3)表面预沉积生长金属离子，为金属离子的还原提供了充足的氧化位点，有利于形成均匀致密的金属包覆层；进一步的，通过负载导电金属，能够提高复合材料的导电性。由本发明提供的纳米片复合材料制备得到的纳米纸，基于纳米纸良好的表面导电性和热触发形状记忆特性，作为火灾报警纸使用时，无需直接接触火焰，在有异常热积聚时便可连接报警电路，从而实现敏感的早期火灾报警。

32、本发明还提供了一种纳米纸，由纤维素基料和添加剂制备得到；所述添加剂为上述技术方案所述的纳米片复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的纳米片复合材料。本发明提供的纳米纸是一种理想的敏感、安全的早期火灾报警材料，基于热触发形状恢复的火灾报警策略在火灾报警应用中具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种纳米片复合材料，其特征在于，包括m(oh)(och3)纳米片以及负载在所述m(oh)(och3)纳米片上的聚多巴胺和导电金属；所述m包括co和ni。

2.根据权利要求1所述的纳米片复合材料，其特征在于，所述聚多巴胺的负载质量百分含量为10～50％。

3.根据权利要求1所述的纳米片复合材料，其特征在于，所述导电金属包括银和/或铜，所述导电金属的负载质量百分含量为30～90％。

4.权利要求1～3任一项所述的纳米片复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述m(oh)(och3)纳米片和盐酸多巴胺的质量比为0.5～2：0.38；

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂包括聚乙烯吡咯烷酮；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，当所述水溶性金属盐为水溶性银盐时，所述还原反应的过程为：

8.一种具有形状记忆功能的导电纳米复合纸，其特征在于，由纤维素基料和添加剂制备得到；

9.根据权利要求8所述的导电纳米复合纸，其特征在于，所述纤维素基料包括羟丙基甲基纤维素；

10.权利要求8或9所述的导电纳米复合纸作为火灾报警纸或电磁屏蔽纸的应用。

技术总结本发明属于热敏材料技术领域，具体涉及一种纳米片复合材料及其制备方法、具有形状记忆功能的导电纳米复合纸及其应用。本发明提供了一种纳米片复合材料，包括M(OH)(OCH<subgt;3</subgt;)纳米片以及负载在所述M(OH)(OCH<subgt;3</subgt;)纳米片上的聚多巴胺和导电金属；所述M包括Co和Ni。由本发明提供的纳米片复合材料制备得到的导电纳米复合纸，基于纳米纸良好的表面导电性和热触发形状记忆特性，作为火灾报警纸使用时，无需直接接触火焰，在有异常热积聚时便可连接报警电路，从而实现敏感的早期火灾报警。技术研发人员：董翔,戴国威受保护的技术使用者：安徽理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2