[發明專利]一種可拉伸的柔性相變復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010178547.6
• 申請日: 2020-03-14
• 公開（公告）號: CN111423739B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 童浩;常亞輝;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08L21/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L75/04;C08L63/00;C08L77/00;C08L69/00;C08L25/06;C08L33/12;C08L83/04;C08K3/30;H01L45/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種可拉伸的柔性相變復合材料及其制備方法與應用，包括：可拉伸聚合物框架，以及分散在其中的相變材料；可拉伸聚合物框架的分子間作用力較弱，加上其長鏈結構使其具備良好的拉伸性能；而其負載的相變材料尺寸較小，避免了相變材料直接以薄膜形態聚集而形成過多的共價鍵，脆性較低，具有更好的柔性性能，故該柔性相變復合材料的柔性效果較好。另外，相變材料在外界激勵作用下，可在晶態和非晶態之間轉變，具有穩定的相變特性；故該柔性相變復合材料，在一定形變、多次循環作用下能夠保持優異的力學、光學、電學性質，可用于柔性可拉伸相變顯示器、柔性相變存儲器以及可穿戴電子設備等領域。

技術領域

本發明屬于相變材料領域，更具體地，涉及一種可拉伸的柔性相變復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

隨著光電器件的不斷發展，人們對可穿戴設備的要求越來越高。目前的可穿戴式設備難以適應人體表面的柔韌性，舒適度較差，故可穿戴式設備對柔性的、可彎曲的，甚至是可拉伸的內部元器件，如存儲器件、顯示器件提出了更高的要求，因此，研究一種可拉伸的柔性相變復合材料存在重要的意義。

現有的相變材料薄膜制備通常采用磁控濺射的物理氣相沉積方式，當相變材料沉積在柔性襯底表面時，由于相變材料本身的高楊氏模量(20-30Gpa)，在承受一定的拉伸率時會出現顯微裂紋。這樣的半導體薄膜應用在柔性的光電器件中會造成器件連接的斷路以及設備性能不穩定，甚至失去功能。而現有技術解決相變材料的柔性問題的方法之一是通過釋放基體所承受的預拉變形使相變材料薄膜發生屈曲，變為連續波紋形狀，實現了脆性的相變薄膜在不改變其電學性能的情況下，整個電子器件結構具有柔性和延展性，可以承受彎曲和拉伸變形。但是由于磁控濺射制備的相變材料薄膜原子以共價鍵結合，共價鍵強度高，能量大，不易斷裂，相變材料內部結構穩定，位錯的滑移非常困難，從而導致現有的相變材料薄膜的脆性過大，在承受20％以上的變形量時依然會產生顯微裂紋，采用屈曲的方式提高相變材料的柔性效果不理想，難以滿足柔性光電器件的需求。

發明內容

本發明提供一種可拉伸的柔性相變復合材料及其制備方法與應用，用于解決的現有相變復合材料由于內部結構穩定，位錯的滑移非常困難而導致的柔性效果較差的技術問題。

為了實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種可拉伸的柔性相變復合材料，包括：可拉伸聚合物框架，以及分散在可拉伸聚合物框架中的相變材料；

其中，可拉伸聚合物框架為長鏈結構；

相變材料在外界激勵作用下，在晶態和非晶態之間進行可逆轉換。

進一步優選地，相變材料為相變材料納米晶顆粒或者相變材料納米線或者相變材料粉末。

進一步優選地，上述可拉伸聚合物框架是有機可拉伸聚合物框架或者無機可拉伸聚合物框架，或者二者的混合物。

進一步優選地，上述可拉伸聚合物框架的材料包括：塑料、膠乳、橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、環氧聚合物、乙烯基酯、水相聚合物聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅聚合物、聚二甲基硅氧烷中的一種或多種。

進一步優選地，上述相變材料包括：GeTe、SbTe、BiTe、InSb、InSe、GeSb、SbSe、GaSb、GeSbTe、AgInSbTe、InSbTe、AgSbTe、SiTe、SnTe、SnSb中的一種或多種；其中，各相變材料的原子百分比可調。

進一步優選地，上述相變材料還包含至少一種摻雜劑。

進一步優選地，可拉伸的柔性相變復合材料的楊氏模量小于5GPa。

進一步優選地，上述相變材料在溫度調控、激光刺激或電學操作下，在晶態和非晶態之間轉變，在該轉變過程中，其電阻、折射率以及消光系數發生變化，可拉伸的柔性相變復合材料的電阻、折射率以及消光系數也相應的發生變化。