[發明專利]一種電響應形狀記憶復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110255074.X
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112898756B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 于軍勝;盧駿;柏棟予;李璐
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K7/06;C08J5/18
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 張串串

本發明公開了一種電響應形狀記憶復合材料及其制備方法，屬于智能材料領域，所述電響應形狀記憶復合材料由形狀記憶聚合物和導電驅動層制成，所述導電驅動層嵌入并包覆于形狀記憶聚合物表面，能夠實現在低電壓條件下對形狀記憶材料進行驅動并具有快速響應、形狀回復率高、生物相容性好、可生物降解。

技術領域

本發明屬于智能材料領域，具體的涉及一種電響應形狀記憶復合材料及其制備方法。

背景技術

形狀記憶聚合物(SMP)作為一種智能材料，可以在外部物理變化如熱、光、磁場、濕度等刺激作用下，在兩個或兩個以上不同的形狀之間發生轉換，其具有的智能特性再加上高分子材料的低成本、重量輕等優點使得形狀記憶聚合物在制動器、傳感器、移動可穿戴設備和生物醫療設備等領域具有廣闊的應用前景。

目前大部分高分子材料來源于石油化工產業，這些聚合物生物相容性和可降解性較差，在生物醫療方面的應用具有一定的局限性，而且可能會對環境造成一定的污染。為了應對能源危機，緩解環境污染的壓力并倡導可持續發展，具有生物相容性、生物可降解性的綠色高分子材料逐漸受到了人們的青睞，例如纖維素、殼聚糖、木質素、聚乳酸、聚己內酯等。目前已有學者利用聚乳酸和聚己內酯作為形狀記憶復合材料體系，并通過一些調控手段來實現需要的形狀記憶性能，包括添加納米材料，相容劑、共聚等方法。

由于一般SMP的刺激方式是由溫度直接調節，這限制了SMP在特殊環境下的應用，需要開發其他方式來驅動形狀記憶效應，比如通過電、光、磁、pH等驅動方式。對于電致形狀記憶聚合物的方法，通常為在形狀記憶聚合物材料中加入導電填料利用熱電效應間接驅動，但是這樣做不僅容易破壞復合材料的力學性能，而且會對形狀記憶效應產生一定程度的影響。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的電致形狀記憶聚合物的制備方法，通常為在形狀記憶聚合物材料中加入導電填料利用熱電效應間接驅動，導致復合材料的力學性能被破壞及對形狀記憶效應產生的影響的問題，本發明提供一種電響應形狀記憶復合材料及其制備方法，能夠實現在低電壓條件下對形狀記憶材料進行驅動并具有快速響應、形狀回復率高、生物相容性好、可生物降解。

本發明采用的技術方案如下：

本發明的第一個目的是提供一種電響應形狀記憶復合材料，所述電響應形狀記憶復合材料由形狀記憶聚合物和導電驅動層制成，所述導電驅動層嵌入并包覆于形狀記憶聚合物表面。

優選地，所述形狀記憶聚合物是由聚左旋乳酸、聚右旋乳酸和聚己內酯組成的共混物，所述聚左旋乳酸、聚右旋乳酸和聚己內酯按照重量質量比為(30-40)：(30-40)：(25-35)進行共混合。

優選地，所述導電驅動層為銀納米線網絡，銀納米線長度為30-40μm，直徑為40-60nm。

優選地，所述聚左旋乳酸的重均分子量為10-300kg/mol，聚右旋乳酸的重均分子量為10-300kg/mol，聚己內酯重均分子量為110-130kg/mol。

本發明的第二個目的是提供一種電響應形狀記憶復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將銀納米線分散液涂布至基板表面，經過干燥、退火后形成銀納米線導電薄膜；

步驟2：按照上述重量比例配制聚左旋乳酸、聚右旋乳酸和聚己內酯共混溶液，使用有機溶劑使聚左旋乳酸、聚右旋乳酸和聚己內酯顆粒溶解，在室溫下攪拌至均勻；

步驟3：將步驟1中制備的銀納米線導電薄膜置于平面皿中，取一定量的聚左旋乳酸、聚右旋乳酸和聚己內酯共混溶液均勻涂布至銀納米線表面，在室溫下干燥成膜后放入烘箱退火，冷卻至室溫脫模得到電響應形狀記憶復合材料。

本發明以銀納米線為導電網絡，以形狀記憶聚合物為基底，經溶液澆筑揮發成型制得電驅動形狀記憶聚合物復合材料，可在低電壓驅動下快速發生形變，且具有良好的生物相容性和生物降解性能。