[發(fā)明專利]一種液晶彈性體柔性器件及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211527306.3
• 申請(qǐng)日: 2022-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN115926212A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 計(jì)紅軍;鄭曉雄;李明雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號(hào): C08J5/12
• 分類號(hào): C08J5/12;C08J5/18;C08L101/12;C08G83/00;C08L87/00
• 代理公司: 深圳市添源創(chuàng)鑫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44855
• 代理人: 覃迎峰

1.一種液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1，通過在液晶分子中引入動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵、超分子作用或預(yù)埋反應(yīng)基團(tuán)的中的一種或幾種的方法制備自修復(fù)液晶彈性體；

步驟S2，將至少兩個(gè)自修復(fù)液晶彈性體部分重疊后，針對(duì)重疊部分在室溫下施壓進(jìn)行超聲焊接；其中所述自修復(fù)液晶彈性體為熱、光、電、磁或濕度刺激響應(yīng)液晶體系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：步驟S2中，所述自修復(fù)液晶彈性體的厚度為0.01~0.5?mm，超聲焊接的振動(dòng)頻率為20~40?kHz，振幅為1~50?μm，超聲功率為不大于4000?W，超聲時(shí)間為不超過10?s，焊頭壓力為0.5~5?MPa。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：步驟S1包括：將液晶單體、自修復(fù)單體、填料、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑溶于溶劑中混合攪拌進(jìn)行攪拌，反應(yīng)成型為膜，得到自修復(fù)液晶彈性體薄膜；其中，所述自修復(fù)單體包含引入動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵、超分子作用、預(yù)埋反應(yīng)基團(tuán)中的一種或幾種的單體；

所述自修復(fù)單體的添加量為液晶單體摩爾量的5%~50%，所述填料的添加量為液晶彈性體總質(zhì)量的0.01~5?wt.%，所述擴(kuò)鏈劑的添加量為液晶單體摩爾量的50%~200%；所述交聯(lián)劑的添加量為液晶單體摩爾量的0.5%~10%。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵包括二硫鍵、二硒鍵、酯交換動(dòng)態(tài)鍵、Diels-Alder動(dòng)態(tài)鍵中的至少一種；所述超分子作用包括引入含有多重氫鍵、離子鍵、金屬配位鍵的物質(zhì)或引入高分子量聚合物進(jìn)行物理纏結(jié)實(shí)現(xiàn)；所述預(yù)埋反應(yīng)基團(tuán)包括引入過量丙烯酸酯雙鍵與光/熱引發(fā)劑或引入活性脂基團(tuán)實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：步驟S1中，將液晶單體、自修復(fù)單體、填料、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑混合溶于溶劑中，采用磁力攪拌機(jī)在30~90℃下攪拌0.5~6?h，充分混合溶解，隨后在聚四氟乙烯模具中鑄膜；待干燥后經(jīng)熱引發(fā)或光引發(fā)進(jìn)行初步聚合，拉伸到原長(zhǎng)的200%~500%進(jìn)行液晶機(jī)械取向，再經(jīng)熱引發(fā)或光引發(fā)完全固化，得到自修復(fù)液晶彈性體薄膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：所述液晶單體包含聯(lián)苯類液晶基元、二苯乙烯類液晶基元或苯甲酸酯類液晶基元。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：所述苯甲酸酯類液晶基元包括1,4-雙-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、1,4-雙-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法，其特征在于：所述填料包括微納米二氧化硅、二氧化鈦、炭黑、石墨烯、碳納米管、MXene、銀納米材料、金納米材料、四氧化三鐵磁性粒子中的至少一種；所述擴(kuò)鏈劑包括丁二醇、乙二胺、2,2’-(1,2-乙二基雙氧代)雙乙硫醇中的至少一種；所述交聯(lián)劑包括三烯丙基異氰脲酸酯、四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯的至少一種。

9.一種液晶彈性體柔性器件，其特征在于：其采用如權(quán)利要求1~8任意一項(xiàng)所述的液晶彈性體柔性器件的制備方法制備得到。

10.如權(quán)利要求9所述的液晶彈性體柔性器件的應(yīng)用，其特征在于：用于可穿戴器件、微機(jī)電系統(tǒng)、軟體機(jī)器人領(lǐng)域中。