一种柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电子皮肤相关技术领域，其公开了一种柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将液晶单体和带有氨基的有机物按照预定摩尔比混合后，再加入溶剂和光引发剂以通过交联聚合得到液晶高分子溶液；(2)将活性材料加入到所述液晶高分子溶液中以得到成分均匀的纳米复合材料混合液；其中，所述活性材料是预先进行过表面功能化的，其为光活性材料或者电活性材料；(3)将所述纳米复合材料混合液进行加热以将所述纳米复合材料混合液中的溶剂蒸发掉，由此得到柔性纳米复合材料薄膜。所述制备方法工艺简单，成本低廉，制备的柔性纳米复合材料薄膜具有优异的柔性和可见光(或电)驱动运动性。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法
本专利技术属于电子皮肤相关
，更具体地，涉及一种柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法，尤其涉及一种可见光(或电)驱动运动的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法。
技术介绍
电子皮肤是由轻薄、柔软、可弯曲、可拉伸的材料制成的仿生传感器系统，能感知和反应来自外界的物理信号(触觉、温度、湿度等)和生物信号(脉搏、血压、语音等)，同时又具有生物皮肤一样的柔软和贴附性。柔性电子器件被广泛应用于智能机器人、智能医疗、仿生昆虫等智能电子产品、国家支柱产业和军事领域。目前，电子皮肤的新材料和新工艺是国际研究热点，实现生物皮肤的感觉和触觉及智能响应等主要功能。现阶段的电子皮肤及其材料(传感器集成到柔性基体(如PDMS等)上、多功能纳米复合材料)实现多种外界刺激响应，模拟皮肤的感觉和触觉。采用物理和生物信号转换为电信号，实现电子皮肤对外界刺激的感知能力。未来的电子皮肤不仅能够实现感觉和触觉，并能够实现对外界信号的运动反应，实现电子皮肤的智能特性，但目前的电子皮肤无法实现对感知进行运动响应。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法，其基于现有电子皮肤的特点，研究及设计了一种能够实现对感知进行运动响应的柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法。所述制备方法利用液晶分子的热/电变形性能，通过纳米材料光/电热转换来驱动材料的变形运动性能，且所述柔性纳米复合材料薄膜可以实现可见光或者电驱动变形或运动响应。此外，所述制备方法工艺简单，成本低廉，制备的柔性纳米复合材料薄膜具有优异的柔性和可见光驱动(或电)运动性。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将液晶单体和带有氨基的有机物按照预定摩尔比混合后，再加入溶剂和光引发剂以通过交联聚合得到液晶高分子溶液；(2)将活性材料加入到所述液晶高分子溶液中以得到成分均匀的纳米复合材料混合液；其中，所述活性材料是预先进行过表面功能化的，其为光活性材料或者电活性材料；(3)将所述纳米复合材料混合液进行加热以将所述纳米复合材料混合液中的溶剂蒸发掉，由此得到柔性纳米复合材料薄膜。进一步地，采用重氮盐对所述活性材料进行表面功能化。进一步地，所述活性材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球、石墨烯聚偏氟乙烯中的一种或者几种。进一步地，所述液晶单体包括RM液晶、BHHBP、MBB、A11AB6及A9Bz9中的任一种或两种。进一步地，所述带氨基的有机物包括脂肪胺、醇胺及酰胺中的任一种；所述预定摩尔比为1:99～99:1。进一步地，步骤(1)中的所述溶剂包括甲苯、乙腈、丙酮、四氢呋喃、三氯甲烷、四氯化碳、异丙醇、乙二醇及异丙酮中的一种或几种。进一步地，所述光引发剂包括Irgacure651、Irgacure784、Irgacure907、Irgacure369、Irgacure819、Irgacure261、Daracure1173、Daracure2959、Daracure184、4-甲基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、四甲基米蚩酮、四乙基米蚩酮及甲乙基米蚩酮中的任一种。进一步地，所述活性材料的质量为所述液晶高分子质量的0.1％～30％。进一步地，纳米复合材料混合液的制备包括以下步骤：首先，将所述表面功能化的活性材料超声分散或者溶解在有机溶剂中，以获得均匀的悬浮液或者溶液；接着，将所获得的悬浮液或者溶液与所述液晶高分子溶液混合后继续超声及旋蒸，以获得组分均匀的纳米复合材料混合液。进一步地，所述将纳米复合材料混合液加热蒸发成膜的温度为50～200℃。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种柔性纳米复合材料薄膜，所述柔性纳米复合材料薄膜是采用如上所述的制备方法制备而成的。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的柔性纳米复合材料薄膜及其制备方法主要具有以下有益效果：1.所述制备方法利用液晶分子的光/电热变形性能，通过纳米材料光/电热转换来驱动材料的变形运动性能，且所述柔性纳米复合材料薄膜可以实现可见光或者电驱动响应。2.液晶高分子LCP和所述光(或电)活性材料都具有优异的机械性能、光和热敏感性，以LCP作为弹性基体，与所述活性材料复合而成的复合材料既具有柔性电子所需要的优异的柔性，同时具有高灵敏性的可见光(或电)驱动运动性能，即在可见光(或电场)的作用下发生某些化学或物理反应，产生一系列结构和形态变化，从而产生可见光(或电)致形变或具有形状记忆功能。3.采用本专利技术制备的可见光(或电)驱动运动的柔性纳米复合材料薄膜不需要植入额外的电源或加热丝，单纯一块纳米复合材料便能实现可见光(或电)驱动运动，制备方法简单，成本低廉，为实现环保、远程可控的可见光(或电)驱动运动的柔性电子提供了一种先进的方案。4.所述制备方法工艺简单，成本低廉，制备的柔性纳米复合材料薄膜具有优异的柔性和可见光驱动运动性。附图说明图1是本专利技术提供的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1，本专利技术提供的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：步骤一，对活性材料进行表面功能化，所述活性材料为光活性材料或者电活性材料。具体地，采用重氮盐对所述活性材料进行表面功能化。所述活性材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球、石墨烯聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或者几种。步骤二，将液晶单体和带有氨基的有机物按照预定摩尔比混合后，再加入溶剂和光引发剂以通过交联聚合得到液晶高分子溶液。具体地，所述液晶单体包括RM液晶、BHHBP、MBB、A11AB6及A9Bz9中的任一种或两种；所述带氨基的有机物包括脂肪胺、醇胺及酰胺中的任一种；所述的将液晶单体和带有氨基的有机物按一定摩尔比混合，其中摩尔比为1:99～99:1，所述溶剂包括甲苯、乙腈、丙酮、四氢呋喃、三氯甲烷、四氯化碳、异丙醇、乙二醇及异丙酮中的一种或几种；所述光引发剂包括Irgacure651、Irgacure784、Irgacure907、Irgacure369、Irgacure819、Irgacure261、Daracure1173、Daracure2959、Daracure184、4-甲基二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、四甲基米蚩酮、四乙基米蚩酮及甲乙基米蚩酮中的任一种。步骤三，将所述活性材料加入到所述液晶高分子溶液中以得到成分均匀的纳米复合材料混合液。具体地，所述活性材料的质量为所述液晶高分子质量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n(1)将液晶单体和带有氨基的有机物按照预定摩尔比混合后，再加入溶剂和光引发剂以通过交联聚合得到液晶高分子溶液；/n(2)将活性材料加入到所述液晶高分子溶液中以得到成分均匀的纳米复合材料混合液；其中，所述活性材料是预先进行过表面功能化的，其为光活性材料或者电活性材料；/n(3)将所述纳米复合材料混合液进行加热以将所述纳米复合材料混合液中的溶剂蒸发掉，由此得到柔性纳米复合材料薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将液晶单体和带有氨基的有机物按照预定摩尔比混合后，再加入溶剂和光引发剂以通过交联聚合得到液晶高分子溶液；
(2)将活性材料加入到所述液晶高分子溶液中以得到成分均匀的纳米复合材料混合液；其中，所述活性材料是预先进行过表面功能化的，其为光活性材料或者电活性材料；
(3)将所述纳米复合材料混合液进行加热以将所述纳米复合材料混合液中的溶剂蒸发掉，由此得到柔性纳米复合材料薄膜。


2.如权利要求1所述的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：采用重氮盐对所述活性材料进行表面功能化。


3.如权利要求1所述的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：所述活性材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球、石墨烯、聚偏氟乙烯中的一种或者几种。


4.如权利要求1所述的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：所述液晶单体包括RM液晶、BHHBP、MBB、A11AB6及A9Bz9中的任一种或两种。


5.如权利要求1所述的柔性纳米复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：所述带有氨基的有机物包括脂肪胺、醇胺及酰胺中的任一种；所述预定摩尔比为1:99～99:1。


6.如权利要求1-5任一项所述的柔性纳米复合材料薄膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云明，李梅，周华民，李德群，黄志高，张云，余兆函，周锦伦，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42