[發明專利]高介電常數復合彈性體及其制備方法和柔性設備

有效

• 申請號: 202110981744.6
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113683888B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 朱世平;張長庚;張祺
• 申請（專利權）人: 香港中文大學（深圳）
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K5/053;C08K5/435;C08K5/21;C08K5/19
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本申請提供一種高介電常數復合彈性體及其制備方法和柔性設備，涉及材料領域。高介電常數復合彈性體，其原料包括彈性體基體和填充物，所述填充物包括深共熔溶劑，所述彈性體基體不與所述深共熔溶劑互溶；所述深共熔溶劑由氫鍵供體和氫鍵受體通過氫鍵作用結合得到。高介電常數復合彈性體的制備方法，包括：將所述原料混合、加熱固化，得到所述高介電常數復合彈性體。柔性設備，其原料包括所述的高介電常數復合彈性體。本申請提供的高介電常數復合彈性體，兼具高介電常數、低介電損耗和低彈性模量，是一種非常適合大規模工業化生產的介電復合彈性體。

技術領域

本申請涉及材料領域，尤其涉及一種高介電常數復合彈性體及其制備方法和柔性設備。

背景技術

介電彈性體是最具代表性的聚合物材料之一，其具有電介質材料絕緣特性的同時，還具有良好的拉伸性和光學透明性，在柔性電子、軟體機器人、觸覺設備等領域具有廣泛的應用前景。在實際應用需求中，評價介電材料性能的主要參考量是相對介電常數和介電損耗。基于介電彈性體的傳感器、驅動器、發光器件等電學器件，往往要求功能材料具有較高的介電常數，以達到高靈敏度和低驅動電壓兼具的目的。因此，具有高介電常數的介電彈性體在智能傳感、儲能和微電子制造等領域具有非常大的應用市場。

傳統均相介電彈性體的相對介電常數通常很低，為了提高材料的相對介電常數，向彈性體基體中添加填料以制備具有顯著空間電荷效應的復合材料是最為常用且有效的手段。距今為止，國內外研究人員已將金屬顆粒、石墨烯、碳納米管、鈣鈦礦陶瓷等硬質導電或高介電材料與彈性體基體復合，成功制備出高介電常數的復合介電彈性體。然而此類填料的力學性質與彈性體基體差異很大，導致制備出的復合材料拉伸性大幅下降，不利于長期應用。用導電液體代替硬質材料可有效解決上述問題，例如液態金屬、鹽溶液和離子液體。但是液態金屬難以在彈性體基體中均勻分散，且易從復合材料中滲出，破壞穩定性；水系和有機系鹽溶液易揮發，不能制備出長時有效的材料；離子液體造價昂貴，純化過程復雜，且內部雜質易使得彈性體固化不完全，不能適應復合材料的大規模工業化生產。

發明內容

本申請的目的在于提供一種高介電常數復合彈性體及其制備方法和柔性設備，以解決上述問題。

為實現以上目的，本申請采用以下技術方案：

一種高介電常數復合彈性體，其原料包括彈性體基體和填充物，所述填充物包括深共熔溶劑，所述彈性體基體不與所述深共熔溶劑互溶；

所述深共熔溶劑由氫鍵供體和氫鍵受體通過氫鍵作用結合得到。

優選地，所述填充物占所述原料的總體積的5％-40％。

優選地，所述彈性體基體包括聚二甲基硅氧烷。

優選地，所述氫鍵受體包括雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽、金屬氯鹽、季銨鹽中的一種或多種，所述氫鍵供體包括尿素和/或乙二醇。

優選地，所述氫鍵受體為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽，所述氫鍵供體為尿素；所述尿素與所述雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰鹽的摩爾比為(2.3-4)：1。

優選地，所述深共熔溶劑的熔點小于等于室溫。

本申請還提供一種所述的高介電常數復合彈性體的制備方法，包括：

將所述原料混合、加熱固化，得到所述高介電常數復合彈性體。

優選地，所述加熱固化的溫度為50℃-90℃，時間為2h-4h。

優選地，所述深共熔溶劑的制備方法包括：

將所述氫鍵供體和所述氫鍵受體混合。

本申請還提供一種柔性設備，其原料包括所述的高介電常數復合彈性體。

與現有技術相比，本申請的有益效果包括：