[發(fā)明專利]介電彈性體前驅(qū)液及其制備方法和應(yīng)用、介電彈性體復(fù)合材料、柔性器件、發(fā)光器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010163954.X
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111205406B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱世平;張長庚;石磊;張祺
• 申請（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué)（深圳）
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12;C08F265/06;C08F226/06;C08F230/08;C08F222/14;C08F2/48;H01L33/44
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉蘭

本發(fā)明涉及介電彈性體領(lǐng)域，具體而言，提供了一種介電彈性體前驅(qū)液及其制備方法和應(yīng)用、介電彈性體復(fù)合材料、柔性器件、發(fā)光器件。所述介電彈性體前驅(qū)液包括彈性體基體、離子液體和溶劑，離子液體和溶劑的體積分?jǐn)?shù)為5％?45％。該介電彈性體前驅(qū)液具有導(dǎo)電率高、透明度高和流動性好的優(yōu)點(diǎn)，有利于制備具有高介電常數(shù)、低彈性模量和高光學(xué)透明性的介電彈性體復(fù)合材料，很好地解決了介電彈性體中高介電常數(shù)與低彈性模量和高光學(xué)透明性不能兼顧的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及介電彈性體領(lǐng)域，具體而言，涉及一種介電彈性體前驅(qū)液及其制備方法和應(yīng)用、介電彈性體復(fù)合材料、柔性器件、發(fā)光器件。

背景技術(shù)

介電彈性體是一類新型的智能材料，其不但具有在電場作用下發(fā)生形變的能力，也能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號或電能，因此介電彈性體材料可應(yīng)用于柔性驅(qū)動器的制作。與傳統(tǒng)的器件相比，基于介電彈性體的驅(qū)動器具有柔軟、密度小、應(yīng)變大等特點(diǎn)，因此在柔性電子、仿生機(jī)器人、觸覺設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。

介電彈性體驅(qū)動器的工作機(jī)理已被廣泛研究，典型的介電彈性體驅(qū)動器由兩個柔性電極以及被夾在中間的介電彈性體薄膜構(gòu)成，通過施加高電場，介電彈性體驅(qū)動器會因麥克斯韋應(yīng)力而變形，從而導(dǎo)致厚度方向上的壓縮和平面方向上的膨脹。顯然，低模量、高電場和高介電常數(shù)可賦予彈性體較大的驅(qū)動應(yīng)變。然而常用的介電彈性體的相對介電常數(shù)較低，例如有機(jī)硅，丙烯酸和聚氨酯，只有2-8.6，因此國內(nèi)外研究重點(diǎn)主要集中在介電彈性體復(fù)合材料的制備上，提高介電常數(shù)從而降低激勵電壓。

提高復(fù)合材料介電常數(shù)較為常用的手段是向彈性體基體中加入填料，例如高介電常數(shù)的無機(jī)填料(例如TiO₂、BaTiO₃)，鈮酸鉛-鉛鈦酸鹽(PMNePT)以及導(dǎo)電填料(例如液態(tài)金屬、銀顆粒、結(jié)構(gòu)化炭黑、碳納米管、石墨烯片、還原氧化石墨烯等)。添加以上功能性填料雖然可以有效增加復(fù)合材料的介電常數(shù)，但與此同時，復(fù)合材料的彈性模量會大大增加，且伴隨著更高的介電損耗和更低的擊穿電壓。因此，制備具有高介電常數(shù)和低彈性模量的介電彈性體復(fù)合材料將大大拓寬其應(yīng)用場景。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種介電彈性體前驅(qū)液，該前驅(qū)液具有導(dǎo)電率高、透明度高和流動性好的優(yōu)點(diǎn)，有利于制備具有高介電常數(shù)、低彈性模量和高光學(xué)透明性的介電彈性體復(fù)合材料。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述介電彈性體前驅(qū)液的制備方法。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種介電彈性體復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有高介電常數(shù)、低彈性模量和高光學(xué)透明性的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種上述介電彈性體復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的第五目的在于提供一種上述介電彈性體復(fù)合材料在制備柔性器件中的應(yīng)用。

本發(fā)明的第六目的在于提供一種柔性器件。

本發(fā)明的第七目的在于提供一種發(fā)光器件。

本發(fā)明的第八目的在于提供一種上述發(fā)光器件的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種介電彈性體前驅(qū)液，包括彈性體基體、離子液體和溶劑，離子液體和溶劑的體積分?jǐn)?shù)為5％-45％。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，離子液體和溶劑的體積分?jǐn)?shù)為10％-40％，進(jìn)一步優(yōu)選為15％-40％；

優(yōu)選地，離子液體和溶劑的體積比為(9-1)：1，進(jìn)一步優(yōu)選為(3-1)：1；

優(yōu)選地，離子液體和溶劑的液體混合物的液滴直徑為2-10微米，進(jìn)一步優(yōu)選為2-5微米。