一种Cu@MoS2@Cf/Cu@Cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法

本发明涉及忆阻器制备，尤其是涉及一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法。

背景技术：

1、由于人工智能发展迅速，信息部门在处理和存储大量数据方面遇到了很多阻碍。传统的存储单元和计算机系统正受到摩尔定律和冯诺依曼系统“记忆墙”的挑战。大规模数据处理变得至关重要，导致数据管理中的cpu和内存限制。忆阻器作为一种双端电路器件，具有低功耗、高可扩展性、快速响应速度、出色的可回收性和非易失性存储器等优异特性。因此，它被认为是下一代非易失性存储设备的最有前途的候选之一。然而，这些器件广泛商业化存在很多阻碍，传统金属/绝缘体/金属忆阻器中随机导电丝丝产生导致的相对较大的随机可变性。传统的刚性基材和多层信息处理设备几乎不可能达到电子纺织品的柔韧性、轻质和透气性要求。鉴于电子纺织品产生的数据量不断增长，创建能够轻松适应纺织品复杂变形和交织结构的可靠纺织信息处理设备至关重要且困难重重。柔性电子设备由于其优越的折叠性、便携性和耐用性最近引起了人们的广泛兴趣。

2、目前的柔性忆阻器器件通常在塑料基板上制备，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、云母、不锈钢和纺织纤维。其中，纤维忆阻器由于具有柔软、透气、可清洗、可变形的特性，被认为是未来可穿戴电子设备最理想的候选材料之一。然而传统的绝缘纺织纤维不能直接用作导电基底。相比之下，碳纤维因其独特的高强度、轻强度、可编织性和良好的导电性等特性，是解决这一难题的理想材料。

3、而硫化钼是传统的二维片层状材料，是一种类石墨烯结构的硫族化合物，具有众多界面、大量的活性位点以及大量的表面缺陷等性质。并且制备方法简单，可通过简单的一步水热法制备，成本较低，所制备的片层结构具有定向孔隙结构，这更有利于导电通道的形成，通过覆盖在硫化钼表面的铜元素能更有效的将硫吸附和取代出来从而形成更多硫空位。

4、基于上述内容，提出一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法，cu@mos2@cf与cu@cf搭接的可纺织忆阻器的具有较高的开关比，较低的置位电压和底功耗等优点，并且水热法制备该复合吸波材料的操作方法简单、成本低以及可对空位浓度进行调控。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器，包括纺织型忆阻器，所述纺织型忆阻器由两根相互交错镀层碳纤维搭接而成，分为上电极和底电极，所述上电极为有活泼金属铜镀层的碳纤维，所述底电极的碳纤维上堆砌有功能层，所述功能层为cu@mos2。

3、优选的，所述功能层由2h型片层的mos2均匀堆砌在碳纤维上，并利用cu将mos2中的s元素取代，形成具有空位结构的功能层。

4、本发明还提供了一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、分别称取一定量的硫脲和钼酸铵溶解于去离子水，混合均匀得到溶液a，称取一定量的氯化铜溶解于离子水得到溶液b；

6、s2、将溶液a置入水热反应釜中并加入一段碳纤维进行水热反应；

7、s3、将s2中得到的碳纤维样品进行洗涤，随后干燥，得到mos2@cf；

8、s4、将mos2@cf浸泡在溶液b中并搅拌一段时间；

9、s5、将s4中的碳纤维样品在氩气气氛下热处理后获得cu@mos2@cf；

10、s6、分别称取一定量的氢氧化钠溶解于去离子水得到溶液d、氯化亚锡溶解于去离子水得到溶液e、氯化钯溶解于去离子水得到溶液f、将一定量硫酸铜、聚乙二烯、edta和酒石酸钾钠溶解于去离子水，混合均匀得到溶液f；

11、s7、将溶液d中放入一段碳纤维并处理一段时间，然后将获得的碳纤维进行水洗；

12、s8、将s7处理后的碳纤维放入溶液e中敏化一段时间；

13、s9、将s8处理后的碳纤维放入溶液f中活化一段时间；

14、s10、将s9处理后的碳纤维放入溶液f中，通入甲醛氧化，加入溶液d调整ph值大于12，搅拌一段时间，将获得的碳纤维进行洗涤干燥，获得cu@cf；

15、s11、将cu@cf和cu@mos2@cf采用十字交叉搭接，最终获得cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器。

16、优选的，所述s1中，溶液a中泪酸铵、硫脲与去离子水的质量比为(1～5)：(2～10)：70；溶液b中氯化铜和去离子水的质量比为(0.5～3.5)：20。

17、优选的，所述s2中，水热反应的温度为120℃～250℃，时间为5～20h。

18、优选的，所述s3与所述s10中，进行洗涤时所使用的试剂为去离子水和无水乙醇，洗涤过程为用去离子水洗涤3～4次，再用无水乙醇洗涤2～3次。

19、优选的，所述s3与所述s10中，干燥的温度为30～80℃，干燥时间为3～20h。

20、优选的，所述s6中，氢氧化钠与去离子水的质量比为(0.5～4)：10；

21、氧化亚锡与去离子水的质量比为(0.5～2.5)：100；

22、氯化钯与去离子水的质量比为(0.05～0.25)：100；

23、硫酸铜、聚乙二烯、edta、酒石酸钾钠与去离子水的质量比为(1～4)：(0.01～0.1)：(2～4)：(1.6～4.8)：100。

24、优选的，所述s7中溶液温度为40～90℃，时间为10～60min；所述s8中敏化时间为10～60min；所述s9中活化时间为10～60min；所述s10中反应时间为20～60min。

25、因此，本发明一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法，具有以下有益效果：

26、(1)cu@mos2@cf是通过水热法先将mos2复合在碳纤维上，通过溶液沉积法将铜元素沉积在硫化钼的表面，最后通过热处理的方式，通过铜元素对硫的吸附性将硫取代出来形成硫空位；而cu@cf是通过化学镀铜在碳纤维上，cu@mos2@cf与cu@cf搭接的可纺织忆阻器的具有较高的开关比，较低的置位电压和底功耗等优点，并且水热法制备该复合吸波材料的操作方法简单、成本低以及可对空位浓度进行调控。

27、(2)本发明所制备的cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器通过铜元素的含量和热处理的温度来控制空位的含量，通过硫脲和钼酸铵的含量控制硫化钼镀层的厚度；同时制备的含有大量硫空位的cu@mos2具有较高的电子和离子迁移效率，较高的开关比和较低的置位电压。

28、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器，其特征在于：所述功能层由2h型片层的mos2均匀堆砌在碳纤维上，并利用cu将mos2中的s元素取代，形成具有空位结构的功能层。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s1中，溶液a中泪酸铵、硫脲与去离子水的质量比为(1～5)：(2～10)：70；溶液b中氯化铜和去离子水的质量比为(0.5～3.5)：20。

5.根据权利要求4所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s2中，水热反应的温度为120℃～250℃，时间为5～20h。

6.根据权利要求5所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s3与所述s10中，进行洗涤时所使用的试剂为去离子水和无水乙醇，洗涤过程为用去离子水洗涤3～4次，再用无水乙醇洗涤2～3次。

7.根据权利要求6所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s3与所述s10中，干燥的温度为30～80℃，干燥时间为3～20h。

8.根据权利要求7所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s6中，氢氧化钠与去离子水的质量比为(0.5～4)：10；

9.根据权利要求8所述的一种cu@mos2@cf/cu@cf柔性可纺织忆阻器的制备方法，其特征在于：所述s7中溶液温度为40～90℃，时间为10～60min；所述s8中敏化时间为10～60min；所述s9中活化时间为10～60min；所述s10中反应时间为20～60min。

技术总结
本发明公开了一种Cu@MoS<subgt;2</subgt;@Cf/Cu@Cf柔性可纺织忆阻器，属于忆阻器制备技术领域，包括纺织型忆阻器，所述纺织型忆阻器由两根相互交错镀层碳纤维搭接而成，分为上电极和底电极，所述上电极为有活泼金属铜镀层的碳纤维，所述底电极的碳纤维上堆砌有功能层，所述功能层为Cu@MoS<subgt;2</subgt;，并提供了其制备方法。本发明一种Cu@MoS<subgt;2</subgt;@Cf/Cu@Cf柔性可纺织忆阻器及其制备方法，Cu@MoS<subgt;2</subgt;@Cf与Cu@Cf搭接的可纺织忆阻器的具有较高的开关比，较低的置位电压和底功耗等优点，并且水热法制备该复合吸波材料的操作方法简单、成本低以及可对空位浓度进行调控。

技术研发人员：姜超,丁梓钊,黄圣珑
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29