[發明專利]一種基于功率超聲制備智能柔性導電薄膜及其應用

有效

• 申請號: 202110390653.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113077942B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 陳芳;武育竹;翟薇;王建元
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種基于功率超聲制備智能柔性導電薄膜及其應用，屬于形狀記憶聚合物領域以及柔性導電薄膜領域。本發明以用超聲化學法進行表面修飾的液態金屬微納米顆粒與具有形狀記憶的聚合物TPU/PCL進行結合，設計并制備一種具有可調靈敏度和形狀記憶的柔性導電薄膜。對柔性薄膜進行導電性能與形狀記憶功能的探究，與現有的多靈敏度傳感器相比，作為自支撐膜具有了靈敏度可調節的性能，制備工藝簡單，優化了填料在基體中的分散能力，材料的導電性和拉伸性表現較佳，同時具有可回收可塑性，在可穿戴電子領域具有很好的應用潛力。

技術領域

本發明涉及形狀記憶聚合物領域以及柔性導電薄膜技術領域，尤其涉及一種基于功率超聲制備智能柔性導電薄膜及其應用。

背景技術

由于可穿戴傳感器動態力的測量精度較差，制作靈敏度可調的柔性力傳感器是一個挑戰。導電填料中，鎵基液態金屬(Ga-LM)因其良好流動性、優良的導電性和導熱系數、無放射性，同時具有良好的增韌效果，成為柔性導電領域具有應用潛力的一類材料。利用液態金屬已經制備了多靈敏度的復合材料，能夠在1000％拉伸率下提供三種不同的靈敏度。然而，在材料確定了具體形狀后，很難對靈敏度進行調整。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于功率超聲制備智能柔性導電薄膜及其應用。本發明制得的智能柔性導電薄膜具有可調靈敏度，且具有形狀記憶功能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種利用功率超聲制備智能柔性導電薄膜的方法，包括以下步驟：

將液態金屬與鹽酸多巴胺-烏洛托品的有機溶液混合進行超聲改性處理，得到LMNPs@PDA分散液；

將所述LMNPs@PDA分散液、熱塑性聚氨酯彈性體和聚己內酯混合，得到成膜液；

將所述成膜液成膜，得到所述智能柔性導電薄膜。

優選地，所述超聲改性處理前所得體系中液態金屬的濃度為50～200mg/mL，鹽酸多巴胺的濃度為1～3mg/mL，烏洛托品的濃度為1.2～4.5mg/mL。

優選地，所述液態金屬為鎵銦合金或鎵銦錫合金，所述鎵銦合金中鎵和銦的重量比為65～75:35～25，所述鎵銦錫合金中鎵銦錫的重量比為60～70:25～20:15～10。

優選地，所述聚己內酯與熱塑性聚氨酯彈性體的重量比為3:7～7:3。

優選地，所述聚己內酯的數均分子量為30000～80000。

優選地，所述成膜液中液態金屬與高聚物的重量比為1:5～6:1，所述高聚物包括聚己內酯和熱塑性聚氨酯彈性體。

優選地，所述超聲改性處理為插入式超聲，所述超聲改性處理的功率為450～550W，頻率為15～25kHz，超聲振幅為30～40％，所述超聲改性處理在4～15℃下進行。

本發明還提供了上述技術方案所述方法制得的智能柔性導電薄膜，包括基體和納米顆粒，所述基體包括聚己內酯和熱塑性聚氨酯彈性體，所述納米顆粒以液態金屬為核，以聚多巴胺為殼。

本發明還提供了上述技術方案所述的智能柔性導電薄膜在可穿戴傳感器領域中的應用。

本發明還提供了一種上述技術方案所述的智能柔性導電薄膜的驅動方法，包括以下步驟：將所述智能柔性導電薄膜進行拉伸。

本發明提供了一種利用功率超聲制備智能柔性導電薄膜的方法，包括以下步驟：將液態金屬與鹽酸多巴胺-烏洛托品的有機溶液混合進行超聲改性處理，得到LMNPs@PDA分散液；將所述LMNPs@PDA分散液、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)和聚己內酯(PCL)混合，得到成膜液；將所述成膜液成膜，得到所述智能柔性導電薄膜。