[發明專利]可修復焊接的電驅動高分子材料、碳納米管摻雜的電驅動高分子材料以及新型電驅動薄膜

在審

• 申請號: 201711459646.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108329693A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 王鵬飛;李振;曹瑩澤;張珊珊;趙少凡
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K7/24;C08J5/18;C08G77/04;B32B27/06;B32B27/08;B32B27/18;B32B27/28;B32B27/32;B32B7/08
• 代理公司: 北京智乾知識產權代理事務所(普通合伙) 11552
• 代理人: 華冰;于宏超

本發明涉及智能軟材料領域，具體涉及一種可修復焊接的電驅動高分子材料、碳納米管摻雜的電驅動高分子材料，以及新型電驅動薄膜。它們都為含有動態共價鍵的具有交聯結構的聚二甲基硅氧烷材料，并具備電驅動性質，可在一定電壓下發生體積變化，進而將電能轉化為機械能。而借助于摻雜的催化劑，在高分子交聯材料內部的化學鍵可以在一定溫度下發生重排，使得材料可以被重塑形、焊接和修復，進而被制備為具備各種形狀的器件。該材料可以廣泛應用于智能軟材料領域，如航空航天，生物醫療領域等。由于回避了碳膏的使用，使用新型電驅動薄膜制得的智能器件更加的清潔，便于使用。

技術領域

本發明涉及智能軟材料領域，特別涉及一種可修復焊接的電驅動高分子材料、碳納米管摻雜的電驅動高分子材料，以及使用上述兩種材料制成的新型電驅動薄膜。

背景技術

先進材料的發展是人類工業進步的驅動力之一，深刻地影響著人們的生產生活。刺激響應性高分子材料能夠對外界刺激產生特定的響應，作為智能材料的一類，近年來逐漸成為了科學界和工業界的研究熱點，吸引了科學家們廣泛的研究興趣。

介電彈性體是一種可在電刺激下產生形變的新型智能材料。該類材料具備質輕、柔軟、不易損壞等性質，并可在外界電場作用下發生大尺度的可逆形變，以較高效率將電能轉化為機械能。由于這樣的優異性質，介電彈性體材料被大量設計用于軟性機器人、人工關節等智能器件的制造，并廣泛應用于航空航天、醫療衛生等領域。雖然目前關于介電彈性體已經有了大量的研究。但其在實際應用方面仍然存在一些局限。

首先，由于介電彈性體的基質為三維交聯結構，其永久形狀在成型后無法被重新塑形。因此，其在電場下僅能發生其固有幾何形狀（一般為薄膜或柱狀）方向上的伸長-縮短或膨脹收縮，而無法體現出更復雜的如蜷曲、凸起等形變，限制了其應用范圍。其次，在介電彈性體在被制備為器件的過程中，往往要設計特殊三維結構的器件。而這些形狀往往難以被直接制造出來。因此實現介電彈性體材料的可焊接性，使其可由簡單形狀被拼接為特定三維結構就非常有意義。第三，在功能材料的實際應用中，經常會出現局部的細微破損。而這樣的破損會在材料的反復形變中不斷擴大并最終導致材料整體力學性能失效，影響材料使用壽命。

因此，開發一種可重塑形、可焊接、可修復的介電彈性體，對于該類材料的實際應用非常有意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可修復焊接的電驅動高分子材料，所述可修復焊接的電驅動高分子材料可重塑形、可焊接、可修復。具體方案是：一種可修復焊接的電驅動高分子材料，所述可修復焊接的電驅動高分子材料包含下述化學式1所示的聚合物A和下述化學式2所示的引發劑：

[化學式1]

[化學式2]

所述化學式1中，n₁為150~170的整數；

n₂為 50~100的整數；

n₃為10~25的整數。

所述化學式2中，m為 4~5的整數。

進一步地，引發劑由質量比為0.9~1.4：1的八甲基環四硅氧烷和四甲基氫氧化銨在 100-110℃，加熱 8-12 h制得。

進一步地，所述聚合物A以質量比為20~40：1 的八甲基環四硅氧烷和雙七甲基環四硅氧烷為原料，在所述引發劑作用下交聯制得，交聯溫度為 90 -100℃，時間為 3-5 h。

由于引發劑的存在，聚合物A內部的硅氧鍵在一定溫度下可以重新排列，體現出動態化學鍵的特點，使上述可修復焊接的電驅動高分子材料具有良好的重塑形、修復性能，并且可以被焊接。