[發明專利]一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210097325.0
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114497346A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 高興迅;李晟;吳靖;潘力佳;施毅
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/09;H01L41/29;B05B9/04;B05B13/04;B05B17/06;B05D3/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馬玉雯

1.一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器，其特征在于，所述柔性電致動器為三明治結構，包括離子聚合物中間層及其上下兩側的非金屬電極層；

所述離子聚合物中間層由聚氨酯彈性體膠粒和離子液體混合制成；

所述非金屬電極層由非金屬導電高分子材料和碳納米管以及添加劑組成。

2.如權利要求1所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器，其特征在于，所述添加劑為DMSO、乙醇和離子液體；所述非金屬導電高分子材料為PEDOT:PSS；所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺。

3.如權利要求1所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器，其特征在于，所述離子聚合物中間層的厚度為0.2-0.4mm；所述非金屬電極層的厚度為1-5μm。

4.如權利要求1-3任一所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、制備i-TPU離子聚合物中間層；

S2、制備非金屬電極前驅體溶液；

S3、將步驟S2制備的電極層前驅體溶液通過超聲噴涂工藝附著到步驟S1制備的離子聚合物中間層的上下兩面，即制備得到所述柔性電致動器。

5.如權利要求4所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器的制備方法，其特征在于，步驟S1包括以下步驟：

S11、將N,N-二甲基甲酰胺溶液在燒瓶中加熱至80℃，緩慢加入TPU膠粒，攪拌至全部溶解；

S12、向步驟S11的燒瓶中加入離子液體，并于80℃磁力攪拌12小時；得到i-TPU溶液；

S13、將步驟S12所得i-TPU溶液放入60℃烘箱中靜置2小時去除上層氣泡，隨后趁熱滴于玻璃培養皿蓋的中部并置于水平光學平臺上靜置5分鐘使i-TPU溶液分散均勻；所述培養皿蓋直徑與所滴i-TPU溶液質量的比例關系為3cm:2g；

S14、將步驟S13的培養皿蓋放入40℃烘箱中，每隔1小時增加10℃直至烘箱內溫度達120℃，保持此溫度24小時，隨后對烘箱抽真空12小時；冷卻后用鑷子將i-TPU離子聚合物中間層從培養皿蓋上剝離開即得到所述i-TPU離子聚合物中間層。

6.如權利要求5所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器的制備方法，其特征在于，加入的N,N-二甲基甲酰胺溶液、TPU膠粒和離子液體的質量比為3:1:1.2。

7.如權利要求4所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器的制備方法，其特征在于，步驟S2包括以下步驟：

S21、取PEDOT:PSS水分散體溶液，加入DMSO、乙醇和離子液體，40℃水浴攪拌3小時；

S22、將碳納米管緩慢加入步驟S21正在進行磁力攪拌的混合溶液中，繼續攪拌1小時后用90W超聲處理3分鐘，使碳納米管分散均勻，得到所述非金屬電極前驅體溶液。

8.如權利要求7所述一種基于噴涂非金屬電極的柔性電致動器的制備方法，其特征在于，所述PEDOT:PSS水分散體溶液、DMSO、乙醇、離子液體和碳納米管的質量比為：300:15:35:4.5:1.3。