[發(fā)明專利]一種柔性紫外檢測防護(hù)器件及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011293114.1
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112431019B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳愛華;鄭曉雄
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M15/61;D01F8/16;G01J1/42;D06M101/38;D06M101/30
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發(fā)明涉及一種柔性紫外檢測防護(hù)器件及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法包括：在包含偶氮苯液晶彈性體的薄膜基體上沉積導(dǎo)電納米粒子。本發(fā)明通過將偶氮苯液晶彈性體與導(dǎo)電粒子復(fù)合，制備了液晶高分子作為感應(yīng)元器件/基體一體化的全柔性傳感器件，并可運用多種加工成型方式，制備可穿戴的柔性紫外檢測器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性紫外檢測防護(hù)器件及其制備方法與應(yīng)用

背景技術(shù)

柔性電子是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子技術(shù)，以其獨特的柔性以及高效制造工藝，在信息、能源、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，如柔性電子顯示器、可穿戴設(shè)備等，成為近年來交叉學(xué)科中的研究熱點之一。

紫外光在電磁波譜中波長范圍為10-400nm，有較強穿透能力和抗電磁干擾能力，在光固化、光刻、醫(yī)療殺菌、軍事戰(zhàn)略等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。由于人體長時間在紫外輻照下會誘發(fā)皮膚疾病，因此設(shè)計制備可實時檢測紫外光強度并可屏蔽紫外光的可穿戴器件具有重大意義。目前，柔性紫外檢測器件主要是以半導(dǎo)體材料(如ZnO等)為元器件，用光刻技術(shù)、氣相沉積等方式將微納級半導(dǎo)體沉積在柔性高分子基體基底上。但是半導(dǎo)體材料本征非柔性，與基體不匹配，穿戴后運動產(chǎn)生的應(yīng)力對檢測影響較大；此外，加工過程中制備的材料面積有限，器件無法具備防護(hù)功能，長期使用可能會對人體或設(shè)備造成老化損傷。本征柔性、可大面積加工的可穿戴紫外檢測與防護(hù)一體化器件的制備也是本領(lǐng)域的研究難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種柔性紫外檢測防護(hù)器件的制備方法，制備了液晶高分子作為感應(yīng)元器件/基體一體化的全柔性傳感器件，并可運用多種加工成型方式，制備可穿戴的柔性紫外檢測器件。

本發(fā)明實施例提供一種柔性紫外檢測防護(hù)器件的制備方法，包括：在包含偶氮苯液晶彈性體的薄膜基體上沉積導(dǎo)電納米粒子。本發(fā)明以偶氮苯液晶彈性體同時作為紫外光響應(yīng)的元器件和纖維薄膜基體，在此基體上沉積導(dǎo)電納米粒子，考察該器件紫外光檢測/防護(hù)能力，其是由纖維的光致收縮應(yīng)力導(dǎo)致器件電阻變化，進(jìn)而檢測紫外光強度。該柔性導(dǎo)電纖維薄膜具有紫外光檢測能力和防護(hù)能力。

在一些優(yōu)選實施例中，所述偶氮苯液晶彈性體為聚(乙二醇)-嵌段-聚{11-[4-(4-琥珀酰亞胺酯基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}。本發(fā)明所使用的偶氮苯液晶嵌段共聚物(Az-BCP)名稱為聚(乙二醇)-嵌段-聚{11-[4-(4-琥珀酰亞胺酯基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}，該嵌段共聚物可與富含活性氨基的交聯(lián)劑快速交聯(lián)，制備紫外光響應(yīng)變形的液晶彈性體。本領(lǐng)域中其它含偶氮苯等光響應(yīng)基團(tuán)的小分子或者高分子聚合物也可以適用，但各方面效果以Az-BCP最優(yōu)。

在一些優(yōu)選實施例中，還包括：將所述偶氮苯液晶彈性體與熱塑性彈性體共混制備薄膜基體；其中，所述熱塑性彈性體選自熱塑性聚氨酯(TPU)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、三元乙丙橡膠(EPDM)中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述薄膜基體共混上述熱塑性彈性體能增強其力學(xué)性能，同時通過不同彈性體間的協(xié)同作用能更好地沉積導(dǎo)電納米粒子。

在一些優(yōu)選實施例中，所述偶氮苯液晶彈性體與所述熱塑性彈性體的質(zhì)量比為1:2～1:9，優(yōu)選的，所述偶氮苯液晶彈性體與所述熱塑性彈性體的質(zhì)量比為1:5。

在一些優(yōu)選實施例中，所述薄膜基體為纖維薄膜基體，通過紡絲法制備所述纖維薄膜基體；其中，所述紡絲法選自濕法紡絲、干法紡絲、靜電紡絲和微流體紡絲中的一種；優(yōu)選的，所述紡絲法為靜電紡絲，更優(yōu)選，所述紡絲過程中所用直流電壓為15～20KV，注射器內(nèi)溶液推進(jìn)速度為0.5～2mL/h，針頭與接收裝置距離為10～15cm。連續(xù)將優(yōu)選為0.1～2mL的混合溶液進(jìn)行紡絲，得到所需厚度的纖維薄膜；接收裝置為表面貼有一層鋁箔的銅板，紡絲完成后用鑷子撕下纖維薄膜。所述接收裝置的大小可以切割，撕下纖維薄膜后薄膜大小形狀也可以裁剪。本發(fā)明中通過上述紡絲方法可更好的制備出拉伸、可折疊、可透氣的纖維薄膜基體。