一種複合材料及其製備方法與流程

2023-12-12 20:49:52

【技術領域】

本發明涉及納米材料技術領域，特別是涉及一種複合材料及其製備方法。

背景技術：

近年來，隨著納米材料科學和複合材料的興起，利用納米材料獨特的物理性能與高分子材料已加工、低成本的優勢，開發功能性高分子複合材料已成為材料技術領域發展主流，未來的功能複合材料比重將超過結構複合材料，成為複合材料發展的主流。

根據高分子材料所複合的另一材料的功能特性，複合材料包括導電複合材料和導磁複合材料。

一般而言，導電複合材料通常是由聚合物基體材料與導電填料複合而成，同時賦予該材料聚合物的力學性能和導電填料的高導電性。對於導電填料的要求是其含量必須高於其滲流閥值才具備穩定的導電性能。如選用金、銀等高電導率的純金屬作為導電填料，一方面，金、銀作為價格昂貴的金屬材料，高填充量必然帶來高成本，同時也會影響聚合物基底的力學性能；另一方面，由於金、銀密度較大，在與聚合物溶液複合過程中容易出現嚴重的沉降問題，導致製得的導電複合材料不均勻、性能不穩定。目前方興未艾的碳材料如碳納米管、石墨烯等也被廣泛用於導電複合材料的導電填料，但由於其接觸電阻大、製備工藝複雜、成本較高在導電複合材料上的應用受到限制。

對於導磁複合材料，是以高分子化學和無機磁學為基礎發展起來的磁性高分子材料，是高分子功能材料研究的熱點。複合型磁性高分子材料，由於其具有高磁性、易加工和成本低等優點，使它廣泛應用於微型電機、辦公用品、家電用品和自動控制等領域。如何提高複合後材料的磁性性能是目前研究的重點。

以上背景技術內容的公開僅用於輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其並不必然屬於本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用於評價本申請的新穎性和創造性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種複合材料及其製備方法，製備工藝簡便，且製得的複合材料兼具性能優良和成本低的特點。

本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種複合材料的製備方法，包括以下步驟：s1，配製濃度為0.01～1mol/l的金屬離子溶液，加入絡合劑、成核劑，通過鹼溶液調節ph值為10.0～13.5，製得a溶液；其中，所述金屬離子為磁性金屬離子或者磁性金屬離子和非磁性金屬離子的混合；s2，配製0.1～3mol/l的強還原性的還原劑溶液，調節鹼溶液調節ph值為10.0～13.5，製得b溶液；s3，將所述a溶液與所述b溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1t的磁場條件下反應，在出現團聚現象之前終止反應，製得含有磁性金屬納米線或者合金納米線的反應原液；s4，通過如下兩種方式中的任一種，將步驟s3得到的反應原液與聚合物進行複合處理：第一種：s41a：配製質量分數為5～20％的聚合物溶液，在8～50kv電場強度下進行靜電紡絲，製得柔性基底材料；s42a：將步驟s3得到的所述反應原液負載於所述柔性基底材料上，製得柔性複合材料；第二種：s41b：收集步驟s3得到的反應原液中的磁性金屬納米線或者合金納米線；s42b，將收集的磁性金屬納米線或者合金納米線與聚合物按質量比1:0.5～1:10混合後，進行靜電紡絲，獲得柔性複合材料。

一種根據如上所述的製備方法製得的複合材料。

本發明與現有技術對比的有益效果是：

本發明的複合材料的製備方法中，由強還原性的還原劑對金屬離子進行還原反應，配合反應過程中的磁場調控以及絡合劑的作用，製得微觀結構為納米線結構的金屬。製得的金屬納米線，金屬表面潔淨，不存在其它作為模板的物質(例如作為軟模板的高分子化合物或者其它模板劑)，因此製得的金屬納米線的導電/導磁性較高。而且，表面為潔淨的金屬表面，在水中能通過雙電層效應分散而不沉降，因此製得的納米線也具有良好的分散性。此外，經驗證，製得的金屬納米線尺寸均一，金屬納米線直徑為30nm～300nm、長度為1μm～100μm，尺寸可調控範圍廣。將該金屬納米線作為填充組分與聚合物按照一定比例複合，由於金屬納米線的分散性良好，因此複合後可在材料中發揮良好的導電/導磁性能，可以在很少添加量條件下實現導電滲流或者優異的導磁性，降低成本的同時可以實現「輕質化」的性能。本發明製得的複合材料兼具性能優良和價格低廉的特點，而且通過金屬納米線和靜電紡絲聚合物纖維的結構和比例設計，可以實現不同力學性能和物理性質的複合材料設計。

【附圖說明】

圖1是本發明具體實施方式中實施例1製得的鎳納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖2是本發明具體實施方式中實施例2製得的鈷納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖3是本發明具體實施方式中實施例3製得的鎳納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖4是本發明具體實施方式中實施例4製得的鎳鈷合金納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖5是本發明具體實施方式中實施例5製得的鎳納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖6是本發明具體實施方式中實施例6中的鎳納米線掃描電子顯微鏡照片；

圖7為本發明具體實施方式中實施例6中:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)靜電紡絲纖維掃描電子顯微鏡照片；

圖8為本發明具體實施方式中實施例6中複合材料電子顯微鏡照片；

圖9為本發明具體實施方式中實施例7中複合材料電子顯微鏡照片。

【具體實施方式】

下面結合具體實施方式並對照附圖對本發明做進一步詳細說明。

本具體實施方式中提供一種複合材料的製備方法，包括以下步驟：

s1，配製濃度為0.01～1mol/l的金屬離子溶液，加入絡合劑、成核劑，通過鹼溶液調節ph值為10.0～13.5，製得a溶液。其中，所述金屬離子為磁性金屬離子或者磁性金屬離子和非磁性金屬離子的混合。

該步驟中，金屬離子溶液優選為金屬鹽溶液。其中，磁性金屬離子可為鎳、鈷、鐵的二價金屬離子中的一種或多種的混合。金屬離子的濃度在0.01～1mol/l，一方面，如果濃度太低，得到的金屬納米線很少，產率低，不利於應用。但如果濃度高於1mol/l時，在後續步驟s3中被還原過程中會產生大量金屬納米線，如果金屬納米線濃度過高，納米線之間由於相互「焊接」「糾纏」在一起，最終製得的產物是類似海綿的一團金屬物質，而不是金屬的分散液。強調金屬離子至少包括磁性金屬離子，則是基於後續能接受外加磁場的作用而排列生長為納米線。當包括磁性金屬離子和非磁性金屬離子時，生長過程中以磁性金屬作為模板引導非磁性金屬的生長，最終製得由磁性金屬和非磁性金屬構成的合金納米線。

配製過程中，絡合劑可為na3c6h5o7、h3c6h5o7、h2c2o4、na2c2o4、c10h14n2na2o8中的一種或多種的混合。優選為na3c6h5o7、na2c2o4，具有良好的絡合作用效果，更易實現對反應速度的調控，從而獲得設計尺寸下的金屬納米線。成核劑可為貴金屬鹽和/或貴金屬酸，例如選自氯鉑酸、氯鈀酸、氯金酸，要求成核劑中所含金屬離子比所製備的磁性金屬離子更容易被還原。

配製a溶液後，用於後續與b溶液混合後發生還原反應。

s2，配製0.1～3mol/l的強還原性的還原劑溶液，調節鹼溶液調節ph值為10.0～13.5，製得b溶液。

該步驟中，強還原性的還原劑可為硼氫化鈉、硼氫化鉀、醛類、水合肼、羥胺、氯化亞錫中的一種或幾種的混合。優選地，還原劑為n2h4·h2o、nabh4、nh2oh中的一種或多種的混合。其中，採用n2h4·h2o可以在較短時間內製備出所需結構的鎳納米線，在實際生產中可以提高生產效率。

配製時，還原劑的濃度在0.1～3mol/l，如低於0.1mol/l時，金屬納米線產率低，同時低濃度下還原性不夠，也不能很好的形成納米線結構，高於3mol/l的濃度時，還原劑過量，特別是水合肼，由於本身是劇毒類的還原劑，對於後續處理會有影響。另一方面隨著還原劑濃度的提高，反應速率會相應的加快，還原劑濃度太高，還原性強，金屬納米線之間很容易被「冷焊」在一起，形成海綿狀的一團物質，從而不能得到均勻分散液。當還原劑過量太多，還原性很強的情況下，一旦體系中被還原出大量納米線結構，納米線之間搭接在一起時，很容易在被搭接處還原出的金屬單質焊接在一起，也不能得到均勻的納米線分散液。

s3，將所述a溶液與所述b溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1t的磁場條件下反應，在出現團聚現象之前終止反應，製得含有磁性金屬納米線或者合金納米線的反應原液。

該步驟中，a、b溶液混合在加熱反應器中，設定好溫度，然後將該反應器整個置於一定強度的磁場下，保持反應一定時間，最後關閉磁場、停止加熱，得到含有磁性金屬納米線或者合金納米線的反應原液。如步驟s1中的金屬離子是磁性金屬離子，得到的金屬納米線是純的磁性金屬納米線，其中，純金屬納米線是鐵、鈷、鎳等磁性金屬中的一種。如步驟s1中的金屬離子是磁性金屬離子與非磁性金屬離子的混合或者多種磁性金屬離子的混合，得到的金屬納米線即為合金(磁性金屬與非磁性金屬構成的合金或者兩種或多種磁性金屬構成的合金)的納米線。

需說明的是，該步驟中，反應需在出現團聚現象之前及時終止反應。如出現團聚現象，則表明溶液中的金屬已團聚成團狀海綿結構，不再是可便於後續有效收集金屬納米線的反應原液。由於a溶液和b溶液的具體類別、濃度、以及加熱溫度等因素的影響，反應所需的時間不一。例如，濃度高時，反應較短的時間即可，稍長即會出現團聚；濃度低時，則需反應較長的時間。一般地，反應時間大概在5～300分鐘的範圍內，具體時長則因具體反應條件的不同而不同，具體時長的確定依據出現團聚現象來確定。例如，當前條件下反應90分鐘出現了團聚現象，則調節下一次相同條件時反應80分鐘或者85分鐘後及時終止反應，以避免出現團聚，製得反應原液。終止反應可通過停止加熱，或者加入溶液以降低反應後溶液的ph值為中性等手段實現。

a、b溶液混合反生還原反應，強還原性的還原劑還原金屬離子，使得金屬離子快速被還原成金屬單質。在反應過程中，成核劑用於保證反應初期通過還原劑的作用產生大量的晶核，保證了後續金屬納米結構的生長。還原反應過程中，施加磁場誘導，通過磁場的磁力使得初期的金屬晶粒沿磁場方向生長排列成線，絡合劑相配合，控制反應速率不至於過快，而來不及發揮磁場誘導力進行引導排列，就直接生長成為大的顆粒。通過上述還原反應，配合各組分的協同作用，最終通過還原反應，不需要依靠模板，即製得金屬納米線。也因此，可實現在低溫(50～100℃)下製得金屬納米線。

磁場強度控制在0.005～1t，如磁場強度低於0.005t，強度太低，被還原的金屬晶體不容易受弱磁場作用而排列成線；如磁場強度高於1t，磁場作用太強，金屬晶粒快速被還原和排列生長，易聚集冷焊，形成團狀物質，而不是分散液。

需說明的是，製備過程中，配製的a溶液和b溶液混合後，溶液中僅存在金屬鹽、絡合劑、還原劑、成核劑這四種物質，不涉及高分子物質或者其它模板劑，這樣，在反應後，製得的納米線表面不存在其它物質(例如高分子化合物層)，因此得到的金屬納米線的表面非常潔淨，導電/導磁性也高。而且，表面為潔淨的金屬表面，在水中能通過雙電層效應分散而不沉降，因此製得的納米線也具有良好的分散性，後續製備成分散液可均勻分散，不會發生納米線的纏繞。

上述過程中，由強還原性的還原劑對金屬離子進行還原反應，保證金屬離子快速被還原成金屬單質，同時引入的成核劑可以保證反應初期通過還原劑的作用產生大量的晶核，保證了後續磁性金屬納米結構的生長。配合反應過程中的磁場調控以及絡合劑的作用，磁場使得小的金屬晶粒沿磁場方向生長排列成線，絡合劑控制反應速率適中，從而允許磁場有充足的時間發揮引導作用製得金屬納米線，不至於反應過快導致磁場來不及作用最終得到大的顆粒狀金屬。由於反應過程是依賴於強還原性的還原劑的快速還原反應加磁場誘導生長，因此在較低溫度(50～100℃)下即可實現反應得到產物，不再像以往那樣依賴部分弱還原劑發揮「軟模板」作用，靠升高反應溫度的條件來緩慢還原、無序排列和生長後，再降溫自組裝。上述過程製得的金屬納米線，金屬表面潔淨，不存在其它作為模板的物質(例如作為軟模板的高分子化合物)，因此製得的金屬納米線的導電/導磁性較高，分散性也較好。此外，經驗證，上述過程製得的金屬納米線尺寸均一，金屬納米線直徑為30nm～300nm、長度為1μm～100μm，尺寸可調控範圍廣。

上述製備過程中，優選地，步驟s3為：將a溶液與b溶液分別於50～100℃下預熱5～60分鐘後再將兩者充分混合，在50～100℃和0.005～1t的磁場條件下反應，在出現團聚現象之前終止反應，製得含金屬納米線的反應原液。通過預熱的a溶液與b溶液，在混合時即反應初期，還原劑能使成核劑(例如貴金屬鹽)形成大量且均勻分散的晶核，從而給磁性金屬原子生長提供了大量的反應起始位點(晶種)，保證反應的整個過程處於恆定的溫度下，從而使得合成的納米線具有極佳的尺寸均一性。

優選地，步驟s3中添加磁場的方向使得磁場對所述反應容器中的物質產生的磁力的方向與物質所受重力方向平行。反應過程中，生成的磁性金屬納米線受到重力和磁場的磁力，將兩者設置為平行方向，從而使得各納米線儘可能受到同一方向的作用力，從而儘可能地避免納米線之間的纏繞，最終得到的微觀結構是各自均勻分散開的納米線。

進一步優選地，步驟s3中包括：反應一段時間後，在出現團聚現象之前加入質量分數為0.5％～10％的酸溶液調節反應後的溶液的ph值為6.0～8.5，製得所述反應原液。反應完成後，通過加入稀酸溶液，酸與體系中的鹼反應降低ph，調節ph為中性左右，從而使還原劑的還原性大大降低，另外，加入的酸還可以與部分還原劑反應從而最終使還原反應有效終止。通過有效終止還原反應，可以有效避免體系中的磁性金屬離子繼續被還原，避免造成過量的納米線間發生纏結、焊接從而團聚的現象。採用稀濃度的、適量的酸來終止可以有效避免這一影響金屬納米線後續製成分散液時穩定性的不利因素，同時通過對濃度和用量的設計也可以避免磁性金屬納米線的結構不至於被酸腐蝕破壞。

優選地，步驟s1中，所述金屬離子濃度為0.1～0.75mol/l，通過鹼溶液調節ph值為12.0～13.0。在該濃度範圍下，生成的金屬納米線尺寸均一，直徑為30nm～300nm、長度為1μm～100μm。在該範圍下金屬納米線的導電/導磁性、納米線後續分散的穩定性較佳。此外，可實現在上述濃度下的製備，是由於依靠還原劑還原反應，體系中僅為鹽溶液、還原劑溶液以及成核劑和絡合劑，體系中未引入高分子，體系粘度不會因為納米線產率增加而快速提高，納米線間仍能彼此分散。而現有製備過程中，通過軟模板引導生長，金屬離子的濃度通過較低，僅為幾十μmol/g以下，這樣設置，主要考慮濃度高難以形成納米線，且容易沉降的問題。本具體實施方式中不存在這些問題，從而可在該濃度下反應，產量相應也較高。

優選地，步驟s3中，反應溫度為50℃～80℃；磁場強度為0.01～0.1t；反應時間為15～60分鐘。通過在該反應條件下，反應過程溫和、還原反應進行的速率較為合適，所製得的金屬納米線尺寸均一，且可以按需調控金屬納米線的尺寸和形貌特徵。

綜上，通過本具體實施方式的上述製備過程，不需要使用任何軟模板或硬模板，通過磁場誘導的方法調控磁性金屬顆粒沿磁場方向排列、生長、冷焊連接，可實現在低溫條件下大批量可控制備直徑和長度可調、純淨、單分散的磁性金屬納米線或者合金納米線。本具體實施方式中，通過磁場、還原劑、成核劑、原材料濃度、溫度和反應時間這些因素的綜合調控，只在一定範圍內獲得金屬納米線，否則得到的是類似於微納米顆粒、納米海綿等納米材料。本具體實施方式具有不需要模板、直接在溶液中一鍋合成、反應溫度低(50～100℃)、尺寸形貌均一且可調控等特點。本具體實施方式工藝簡單可靠、反應條件溫和、納米線導電/導磁性高、形貌單一、生產效率高、生產成本較低，製得的產品具有純度高、質量好、尺寸分布均勻等特點，易於進行擴大生產，實現產業化。

上述所製備的金屬納米線可作為填料，負載於聚合物上製得導電/導磁的複合材料。具體地，可通過如下兩種方式中的任一種，將步驟s3得到的反應原液與聚合物進行複合處理。

第一種：

s41a：配製質量分數為5～20％的聚合物溶液，在8～50kv電場強度下進行靜電紡絲，製得柔性基底材料。靜電紡絲過程中，紡絲纖維直徑優選為200納米～10微米，製得的柔性基底的厚度優選為10～500微米。

s42a：將步驟s3得到的所述反應原液負載於所述柔性基底材料上，製得柔性複合材料。負載時，可通過靜電噴塗、空氣噴塗、無空氣噴塗、浸漬、刮塗中的一種或多種的組合的方式將所述反應原液噴塗或者附著於所述柔性基底材料上。負載時，還可將基底材料置於磁場下負載反應原液中的金屬納米材料，從而使金屬納米材料在負載的同時進行取向排列，使得最終得到的複合材料具有一定方向的導電性/導磁性，具有定嚮導電/導磁性。

第二種：

s41b：收集步驟s3得到的反應原液中的磁性金屬納米線或者合金納米線；收集時，可通過磁場吸引、離心、過濾、凍幹中任一種方法收集反應原液中的磁性金屬納米線或者合金納米線。

s42b，將收集的磁性金屬納米線或者合金納米線與聚合物按質量比1:0.5～1:10混合後，進行靜電紡絲，獲得柔性複合材料。

其中，聚合物可為非彈性的聚合物，例如聚酯、尼龍、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚氧乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯醯胺、醋酸纖維素。優選地，聚合物為彈性體聚合物，彈性體聚合物可選自苯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、聚醯胺類熱塑性彈性體中的一種或多種的混合。以彈性聚合物作為導電/導磁基底，這樣製得的導電/導磁複合材料除具有柔性特點外，還具有「可拉伸」、「柔性可彎曲」的力學性能，從而可適應下一代柔性複合材料輕質、可彎曲/拉伸/壓縮、成本低廉和能夠大規模生產的需求。

進一步優選地，以彈性聚合物為基底材料時，步驟s42a中，將可拉伸的柔性基底材料進行原長度1.3～15倍的預拉伸後，再將所述反應原液負載於所述柔性基底材料上。以柔性基底材料本身長度為10cm為例，通過預先拉伸柔性基底材料至13cm～150cm，再負載反應原液，使得反應原液中的金屬納米線負載於拉伸的柔性基底上，這樣，待柔性基底恢復原始狀態時，金屬納米線以波浪形式負載其上，具有充足的餘量，可防止後續導電/導磁複合材料使用過程中被拉伸時導致納米線接點斷開引起導電/導磁性下降的問題。

再進一步優選地，製得柔性複合材料後，可將其在40～80℃下進行熱處理，從而增強納米線與基底之間的結合力。

通過本具體實施方式的上述製備過程，製得的柔性複合材料兼具性能良好和成本低的特點。如何提高導電性填料/磁性填料在高分子基體材料中的分散度是提高其性能的關鍵。本具體實施方式，首先獲得分散性良好的金屬納米線反應原液，從而複合負載時，反應原液負載於基底材料上，進而反應原液中分散性良好的金屬納米線也均勻負載於基底材料上，從而複合材料上的填料分散良好、均勻，進而金屬納米線可在製得的複合材料中發揮良好的導電性或導磁性。對於製得的柔性導電複合材料，可應用於柔性電路、可穿戴電子等新興電子領域，用作捲曲顯示器、多功能電子眼、柔性電子器件、多功能傳感器。對於製得的柔性導磁複合材料，在新一代的高儲存信息記憶材料、輕質寬帶微波吸收劑、磁控傳感器、磁性塑料或磁性橡膠等方面極具應用前景。

如下，通過具體實施例驗證本具體實施方式中製得的金屬納米線的形貌和尺寸範圍，以及製得的柔性複合材料的性能。

實施例1

(1)配製金屬離子溶液(a溶液)：

以水為溶劑按下列濃度配置a溶液400ml，並使用鹼溶液調節該溶液的ph為12.5：

nicl20.1mol/l

na3c6h5o70.05mol/l

h2ptcl60.2×10-3mol/l

(2)配置強還原劑溶液(b溶液)：

配置濃度為0.5mol/l水合肼溶液400ml，使用鹼溶液調節到ph值為12.5。

(3)溶液相中還原：

將a溶液與b溶液於60℃水浴條件下分別預熱30分鐘，然後充分混合併在60℃和0.03t的穩定均勻磁場條件下反應20分鐘，製得含有鎳納米線的反應原液。

(4)後處理：

將反應後的溶液倒入去離子水中進行稀釋，接下來使用真空抽濾方法提取出鎳納米線，再使用1l的蒸餾水清洗三次，再用乙醇清洗三次，將收集到的反應原液中的鎳納米線，分散於水中，得到可穩定分散的磁性鎳納米線分散液。

經過掃描電子顯微鏡(sem)測試，步驟(3)中所得到的鎳納米線的平均直徑為75納米，平均長度為6微米。

實施例2

(1)配製金屬離子溶液(a溶液)：

以水為溶劑按下列濃度配置a溶液400ml，並使用鹼溶液調節該溶液的ph為12.5：

cocl20.1mol/l

h3c6h5o70.05mol/l

h2ptcl60.2×10-3mol/l

(2)配置強還原劑溶液(b溶液)：

配置濃度為0.5mol/l硼氫化鈉溶液400ml，使用鹼溶液調節到ph值為12.5。

(3)溶液相中還原：

將a溶液與b溶液於80℃水浴條件下分別預熱30分鐘，然後充分混合併在80℃和0.04t的穩定均勻磁場條件下反應20分鐘，製得含有鈷納米線的反應原液。

(4)後處理：

將反應後的溶液立即倒入去離子水中進行稀釋，接下來使用真空抽濾方法提取出金屬納米線，再使用1l的蒸餾水清洗三次，再用乙醇清洗三次，再經過抽濾、60℃乾燥，即得到鈷納米線成品。將所得的鈷納米線分散於乙二醇中，並且添加質量分數為1％的分散劑羥丙基纖維素，通過超聲在水中進行二次分散，即得磁性鈷納米線分散液。

經過掃描電子顯微鏡(sem)測試，步驟(3)中所得到的鈷納米線的平均直徑為85納米，平均長度為12微米。

實施例3

(1)配製金屬離子溶液(a溶液)：

以水為溶劑按下列濃度配置a溶液400ml，並使用鹼溶液調節該溶液的ph為12.5：

nicl20.3mol/l

na3c6h5o70.05mol/l

h2aucl40.5×10-3mol/l

(2)配置強還原劑溶液(b溶液)：

配置濃度為0.5mol/l羥胺溶液400ml，使用鹼溶液調節到ph值為12.5。

(3)溶液相中還原：

將a溶液與b溶液於60℃水浴條件下分別預熱30分鐘，然後充分混合併在80℃和0.03t的穩定均勻磁場條件下反應20分鐘，製得含有鎳納米線的反應原液。

(4)後處理：

將反應後的溶液立即倒入去離子水中進行稀釋，接下來使用真空抽濾方法提取出金屬納米線，再使用1l的蒸餾水清洗三次，再用乙醇清洗三次，將收集到的反應原液中的鎳納米線，分散於異丙醇中，添加質量分數為0.5％的分散劑聚乙烯吡咯烷酮，得到可穩定分散的磁性鎳納米線分散液。

經過掃描電子顯微鏡(sem)測試，步驟(3)中所得到的鎳納米線平均直徑為56納米，平均長度為10微米。

實施例4

(1)配製金屬離子溶液(a溶液)：

以水為溶劑按下列濃度配置a溶液400ml,並使用鹼溶液調節該溶液的ph為12.5：

nicl20.05mol/l

cocl20.05mol/l

h3c6h5o70.05mol/l

h2ptcl60.2×10-3mol/l

(2)配置強還原劑溶液(b溶液)：

配置濃度為0.1mol/l水合肼溶液400ml，再使用鹼溶液調節到ph值為12.5.

(3)溶液相中還原：

將a溶液與b溶液於60℃水浴條件下分別預熱30分鐘，然後充分混合，並在60℃和0.03t的穩定均勻磁場條件下反應15分鐘，然後加入質量分數為1％的硝酸調節溶液的ph為7.5，製得鎳鈷合金納米線的反應原液。

(4)後處理：

將反應後的溶液倒入去離子水中進行稀釋，接下來使用真空抽濾方法提取出金屬納米線，再使用1l的蒸餾水清洗三次，再用乙醇清洗三次，將收集到的反應原液中的鎳納米線，分散於水和乙醇的混合溶液中，並添加質量分數為1.5％的分散劑羧甲基纖維素，得到可穩定分散的磁性鎳鈷合金納米線的分散液。

經過掃描電子顯微鏡(sem)測試，所得到鎳鈷合金納米線平均直徑為83納米，平均長度為25微米。

實施例5

(1)配製金屬離子溶液(a溶液)：

以水為溶劑按下列濃度配置a溶液400ml，並使用鹼溶液調節該溶液的ph為12.5：

nicl20.1mol/l

na2c2o40.035mol/l

h2pdcl40.2×10-3mol/l

(2)配置強還原劑溶液(b溶液)：

配置濃度為0.25mol/l水合肼溶液400ml，再使用鹼溶液調節到ph值為12.5.

(3)溶液相中還原：

將a溶液與b溶液於80℃水浴條件下分別預熱30分鐘，然後充分混合，並在60℃和0.03t的穩定均勻磁場條件下反應60分鐘，然後加入質量分數為2％的鹽酸調節溶液的ph為7.5，製得含有鎳納米線的反應原液。

(4)後處理：

將反應後的溶液倒入去離子水中進行稀釋，使用真空抽濾方法提取出鎳納米線，再使用1l的蒸餾水清洗三次，再用乙醇清洗三次，將收集到的反應原液中的鎳納米線，分散於乙醇中，並添加質量分數為2％的分散劑聚乙烯吡咯烷酮，得到可穩定分散的磁性鎳納米線分散液。

經過掃描電子顯微鏡(sem)測試，所得到鎳納米線平均直徑為55納米，平均長度為12微米。

從上述各實施例中納米線的具體長度和數據可知，製備過程中，通過調整金屬離子濃度、還原劑濃度、反應的總時間和反應溫度，即可控制金屬納米線的尺寸。製得的金屬納米線的尺寸均落入「直徑為30nm～300nm、長度為1μm～100μm」的範圍內，該尺寸範圍較為優選，金屬納米線導電/導磁性好，後續製得的複合材料的導電/導磁性也佳。

實施例6

本實施例的複合材料的製備方法如下：

(1)配置用於製備納米線填料的包含0.1mol/lnicl2、0.5mol/ln2h4·h2o、0.04mol/lna3c6h5o7、0.1×10-3mol/lh2ptcl6的反應前驅體溶液，用鹼調節ph為13.0；

(2)將反應前驅體溶液在60℃和0.05t磁場條件下反應30分鐘，製得含有鎳納米線的反應原液；

(3)配置質量分數為10％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)的彈性體聚合物溶液，在18kv電場強度下進行靜電紡絲，製得可拉伸柔性基底材料；

(4)將步驟(2)所得的鎳納米線反應原液通過空氣噴塗的方法噴塗在步驟(3)所得的sbs可拉伸柔性基底上進行複合，製得可拉伸柔性複合材料。

本實施例所得的鎳納米線(如圖6所示)直徑平均為55納米，長度平均為12微米。sbs紡絲纖維(如圖7所示)的平均直徑為3.6微米，厚度為230微米。可拉伸柔性複合材料的sem圖如圖8所示，可見鎳納米線均勻的負載於sbs紡絲纖維上，鎳納米線後續可發揮良好的導電/導磁性。經測試，本實施例的複合材料的方阻為2.5歐姆/方，其斷裂伸長率為1200％。

實施例7

本實施例的複合材料的製備方法如下：

(1)同實施例6

(2)同實施例6

(3)配置質量分數為15％氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的(sebs)的彈性體聚合物溶液，在20kv電場強度下進行靜電紡絲，製得可拉伸柔性基底材料；

(4)將步驟(2)所得的鎳納米線分散液通過空氣噴塗的方法噴塗在步驟(3)所得的sebs可拉伸柔性基底上進行複合，製得可拉伸柔性複合材料。

本實施例所得的鎳納米線直徑平均為60納米，長度平均為10微米。sebs紡絲纖維的平均直徑為1.2微米，厚度為190微米。可拉伸柔性複合材料的sem圖如圖9所示，可見鎳納米線均勻的負載於sebs紡絲纖維上，鎳納米線後續可發揮良好的導電/導磁性。經測試，本實施例的複合材料的方阻為3.2歐姆/方，其斷裂伸長率為800％。

實施例8

本實施例的複合材料的製備方法如下：

(1)配置用於製備納米線填料的包含0.2mol/lcocl2、0.5mol/ln2h4·h2o、0.04mol/lna3c6h5o7、0.1×10-3mol/lh2ptcl6的反應前驅體溶液，用鹼調節ph為13.0；

(2)將反應前驅體溶液在65℃和0.1t磁場條件下反應30分鐘，製得含有鈷納米線的反應原液；

(3)配置質量分數為12％的氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的彈性體聚合物溶液，在16kv電場強度下進行靜電紡絲，製得可拉伸柔性基底材料；

(4)將所得的鈷納米線分散液進行真空抽濾負載於可拉伸柔性基底材料上進行複合，製得可拉伸柔性複合材料。

本實施例所得的鈷納米線直徑平均為80納米，長度平均為25微米。聚合物紡絲纖維的平均直徑為1.8微米，厚度為250微米。可拉伸柔性複合材料的sem圖與圖8、9近似，在此不再一一提供。經測試，本實施例的複合材料的方阻為3.8歐姆/方，其斷裂伸長率為850％。

實施例9

本實施例的複合材料的製備方法如下：

(1)配置用於製備納米線填料的包含0.2mol/lnicl2、0.1mol/lcocl2、1.0mol/ln2h4·h2o、0.1mol/lna3c6h5o7、0.25×10-3mol/lpdcl2的反應前驅體溶液，用鹼調節ph為12.5，並在70℃預熱。

(2)將反應前驅體溶液在70℃和0.05t磁場條件下反應25分鐘，製得含有鎳鈷合金納米線的反應原液。

(3)配置質量分數為15％的sbs彈性體聚合物溶液，在8～50kv電場強度下進行靜電紡絲，製得可拉伸柔性基底材料；

(4)將所得的可拉伸柔性基底材料浸漬於鎳鈷合金納米線的反應原液中，使得鎳鈷合金納米線複合到柔性基底上，製得可拉伸柔性複合材料。

本實施例所得的鎳鈷合金納米線直徑平均為85納米，長度平均為20微米。sebs紡絲纖維的平均直徑為1.2微米，厚度為220微米。可拉伸柔性複合材料的sem圖與圖8、9近似，在此不再一一提供。經測試，本實施例的複合材料的方阻為5.3歐姆/方，其斷裂伸長率為640％。

實施例10

本實施例的複合材料的製備方法如下：

(1)配置用於製備納米線填料的包含0.1mol/lnicl2、0.1mol/lfecl2、0.5mol/lnh2oh、0.035mol/lna2c2o4、0.1×10-3mol/lh2aucl6·h2o的反應前驅體溶液，用鹼調節ph為11.0，並在60℃預熱。

(2)將反應前驅體溶液在60℃和0.05t磁場條件下反應120分鐘，製得含有鎳鐵納米線的反應原液。

(3)配置質量分數為10％的熱塑性聚氨酯彈性體聚合物溶液，在18kv電場強度下進行靜電紡絲，製得可拉伸柔性基底材料。

(4)通過靜電噴塗的方法將鎳鐵合金納米線的反應原液噴塗於所得的可拉伸柔性基底材料上進行複合，製得可拉伸柔性複合材料。

本實施例所得的鎳鐵合金納米線直徑平均為85納米，長度平均為12微米。聚氨酯紡絲纖維的平均直徑為0.8微米，厚度為180微米。可拉伸柔性複合材料的sem圖與圖8、9近似，在此不再一一提供。經測試，本實施例的複合材料的方阻為7.6歐姆/方，其斷裂伸長率為550％。

從實施例6～10的測試數據可知，本具體實施方式製得的複合材料的方阻較低，在2.5～7.6歐姆/方的範圍(經調節製備過程中的濃度、溫度和時間等因素，複合材料的方阻可達到1歐姆/方以下)，低於現有的導電類複合材料的方阻(一般在10歐姆/方以上)，本具體實施方式製得的複合材料的導電性較好，可替代現有的導電類複合材料。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本發明的保護範圍。