[發明專利]MXene/CNT離子型電化學驅動器的制備方法、制得的驅動器及應用

有效

• 申請號: 202010859658.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111969887B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 胡穎;金珂;吳玉程;沈錦杰;劉家琴;季啟驍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開MXene/CNT離子型電化學驅動器的制備方法，涉及材料學技術領域，本發明包括以下步驟：(1)制備MXene/CNT電極膜；(2)制備聚合物層：將熱塑性聚氨酯和離子液體置于有機溶劑2中，加熱攪拌至透明液體，將透明液體滴于襯底上烘干形成聚合物層；(3)通過熱壓將MXene/CNT電極膜、聚合物層、MXene/CNT電極膜依次疊加組合。本發明的有益效果在于：降低驅動器的響應時間，提高驅動器的驅動性能，制得的驅動器在低頻時的最大變形位移為24mm。其次，還可以提高MXene的層間電子傳導和機械穩定性，增加MXene的成膜性。

技術領域

本發明涉及材料學技術領域，具體涉及一種MXene/CNT離子型電化學驅動器的制備方法、制得的驅動器及應用。

背景技術

離子型電化學驅動器是一種仿生人工肌肉材料，因其輕質、柔軟、致動電壓低、形變能力大，在較低的驅動電壓下能產生較大的位移變形和應變的特點，可以作為一種新型驅動器非常適用于仿生人工肌肉的開發。

離子型電化學驅動器一般由電極層和聚合物電解質中間層通過熱壓的方法復合而成，MXene(Ti₃C₂T_x)因為具有較高的體積電容量和較快的電子傳輸速率，被應用于電化學驅動器。

MXene是近幾年新興的由過渡金屬碳化物和氮化物族構成的二維材料。MXene(Ti₃C₂T_X)的化學式為M_n+1X_n(OH)_xO_yF_z，為了簡潔起見，通常將其表示為M_n+1X_nT_x，M為早期過渡金屬，X為C或C、N，T代表端基(O，OH，F)，n＝1、2或3，且x是終止端基的數量。MXene是通過化學液相蝕刻MAX相制得的，包括過渡金屬碳化物、氮化物、碳氮化物。因其具有獨特的結構性質、電子特性和化學性質，使得MXene在諸多領域都具有潛在的應用價值，包括儲能材料、傳感器和催化劑等。公開號為CN 108923687 A的專利中公開Ti₃C₂T_x電化學驅動器及其制備方法，電化學驅動器是由兩層Ti₃C₂T_x薄膜電極和中間的電解質層組成；電解質層為凝膠電解質或以離子形式嵌入到Ti₃C₂T_x層狀結構中間的電解質離子。

但是，純MXene作為電極層，由于成膜性不好，所以中間會有很多裂紋，會直接影響電極層的導電性，降低驅動器的驅動性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于現有技術中純MXene作為電極層，由于成膜性不好，所以中間會有很多裂紋，會直接影響電極層的導電性，降低驅動器的驅動性能。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一種MXene/CNT離子型電化學驅動器的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備MXene/CNT電極膜：將CNT和MXene溶液溶于有機溶劑1中形成分散液，將分散液滴于襯底上加熱，蒸發溶劑形成MXene/CNT電極膜；

(2)制備聚合物層：將熱塑性聚氨酯和離子液體置于有機溶劑2中，加熱攪拌至透明液體，將透明液體滴于襯底上烘干形成聚合物層；

(3)通過熱壓將MXene/CNT電極膜、聚合物層、MXene/CNT電極膜依次疊加組合。