纳米空隙化聚合物的模板化合成制造技术

一种形成空隙化聚合物的方法，其包括：形成包含聚合物前体和固体模板剂的可聚合组合物，形成可聚合组合物的涂层，处理所述涂层以形成在多个限定区域中具有固相的固化聚合物材料，以及从固化的聚合物材料去除至少一部分固相以形成空隙化聚合物层。固相以形成空隙化聚合物层。固相以形成空隙化聚合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米空隙化聚合物的模板化合成
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]依据35U.S.C.
§
119(e)，本申请要求2020年2月4日提交的美国临时申请号62/969,967和2020年7月14日提交的美国临时申请号63/051,573的优先权权益，该临时申请的内容通过引用整体并入本文。

技术介绍

[0003]聚合物材料可被结合到多种不同的光学和电
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光器件架构中，包括有源和无源光学器件以及电活性器件。例如，电活性聚合物(EAP)材料可能会在电场的影响下改变其形状。EAP材料已被研究用于各种技术，包括致动、传感和/或能量收集。轻质且适形的电活性聚合物可被结合到可穿戴设备如触觉设备中，并且是新兴技术——包括需要舒适、可调节的外形尺寸的虚拟现实/增强现实设备——的有吸引力的候选者。
[0004]虚拟现实(VR)和增强现实(AR)眼戴设备或头戴式耳机可例如使得用户能够体验事件，如在计算机生成的三维世界模拟中与人交互或查看叠加在现实世界视角上的数据。VR/AR眼戴设备和头戴式耳机也可用于娱乐以外的目的。例如，政府可能将此类设备用于军事训练，医疗专业人员可能会使用此类设备来模拟手术，并且工程师可能会将此类设备用作设计可视化辅助工具。
[0005]这些及其他应用可利用薄膜聚合物材料的一种或多种特性，包括利用折射率来操纵光，和/或在电活性应用的实例中，利用静电力来在导电电极之间生成压缩。在一些实施方案中，电活性响应可包括对在设备的空间范围内变化的电输入的机械响应，其中电输入由控制电路施加到位于成对电极之间的电活性材料层。机械响应可称为致动，示例设备可以是致动器或者可包括致动器。

技术实现思路

[0006]根据第一方面，提供了一种方法，其包括：形成包含聚合物前体和固体模板剂的可聚合组合物；形成可聚合组合物的涂层；处理所述涂层以形成在多个限定区域中包含固相的固化聚合物材料；和从固化的聚合物材料去除至少一部分固相以形成空隙化聚合物层。
[0007]所述方法还可包括处理可聚合组合物以形成均质溶液。
[0008]去除至少一部分固相可包括在大约30℃至大约300℃之间的温度下使模板剂升华。
[0009]模板剂可包含多芳烃。
[0010]模板剂可选自2
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萘酚、蒽、苯甲酸、水杨酸、樟脑、糖精、奎宁、胆固醇、棕榈酸、硬脂酸、乙酰水杨酸、阿托品、砷、哌嗪和1,4
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二氯苯。
[0011]所述多个限定区域可包括最大维度小于大约20μm的富模板材料域(domain)。
[0012]去除至少一部分固相可包括升华。
[0013]空隙化聚合物层可具有大约0.2MPa至大约500MPa的弹性模量。
[0014]可聚合组合物还可包含选自UV自由基引发剂、热自由基引发剂和氧化还原自由基
引发剂的引发剂。
[0015]根据第二方面，提供了一种方法，其包括：形成包含聚合物前体和固体模板剂的均质溶液；在基材上形成溶液的层；处理所述层以形成包含固体模板剂相的离散域的固化聚合物材料；和从所述域去除至少一部分固相以形成空隙化聚合物层。
[0016]模板剂可包含多芳烃。
[0017]模板剂可选自2
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萘酚、蒽、苯甲酸、水杨酸、樟脑、糖精、奎宁、胆固醇、棕榈酸、硬脂酸、乙酰水杨酸、阿托品、砷、哌嗪和1,4
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二氯苯。
[0018]去除至少一部分固相可包括升华。
[0019]根据第三方面，提供了一种空隙化聚合物，其包含：聚合物基质，所述聚合物基质具有非均匀地分散在整个聚合物基质中的多个空隙。
[0020]空隙可呈现出树枝状图案。
[0021]根据第四方面，提供了一种致动器元件，其包括第三方面的空隙化聚合物的层，其中所述空隙化聚合物层设置在导电电极之间。
[0022]根据第五方面，提供了一种包含第三方面的空隙化聚合物的声学元件。
[0023]根据第六方面，提供了一种方法，其包括：将汽化的反应物组合物引入到反应腔室中，所述汽化的反应物组合物包含聚合物前体和有机模板剂；在位于反应腔室内的基材上方形成包含反应物组合物的涂层；以及处理涂层以使聚合物前体固化并且使有机模板剂结晶以形成复合层。
[0024]方法还可包括从涂层去除至少一部分结晶的有机模板剂以形成空隙化聚合物层。
[0025]方法还可包括在复合层的表面上形成聚合物层。
[0026]方法还可包括预处理基材以局部促进有机模板剂的结晶。
[0027]方法还可包括在形成涂层之前在基材上方形成光对齐层。
[0028]根据第七方面，提供了一种复合结构，其包含：分散在聚合物域之间的有机结晶域。
[0029]结晶域的特征可在于优选的晶体学取向。
[0030]聚合物域的特征可在于玻璃态。
[0031]聚合物域可以是机械弹性的。
附图说明
[0032]附图示意了一些示例性实施方案并且是说明书的一部分。连同以下描述，这些附图展示和解释了本公开的各种原理。
[0033]图1示出了根据某些实施方案的用于制造纳米空隙化聚合物(NVP)层的示例方法。
[0034]图2示出了根据某些实施方案的用于制造具有上覆覆盖层的纳米空隙化聚合物层的示例方法。
[0035]图3为示出根据一些实施方案的包括一个或多个纳米空隙化聚合物层的示例多层堆叠的示意图。
[0036]图4为根据一些实施方案的电极化NVP堆叠的示意图。
[0037]图5描绘了根据各种实施方案的用于形成基于纳米空隙化聚合物的致动器的示例制造方法。
[0038]图6示出了根据一些实施方案的空隙化聚合物的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0039]图7为根据一些实施方案的图6的SEM图像的一部分的更高放大倍数视图。
[0040]图8描绘了根据一些实施方案的用于形成有机外延层的示例气相沉积方法。
[0041]图9示意了根据某些实施方案的两域聚合物薄膜的处理。
[0042]图10示出了根据各种实施方案的示例多层结构。
[0043]图11
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17描绘了根据某些实施方案的示例可汽化和可结晶模板剂。
[0044]图18为可结合本公开的实施方案使用的示例性增强现实眼镜的图示。
[0045]图19为可结合本公开的实施方案使用的示例性虚拟现实头戴式耳机的图示。
[0046]图20为可结合本公开的实施方案使用的示例性触觉设备的图示。
[0047]图21为根据本公开的实施方案的示例性虚拟现实环境的图示。
[0048]图22为根据本公开的实施方案的示例性增强现实环境的图示。
[0049]在整个附图中，相同的附图标记和描述指示相似但不一定相同的要素。虽然本文描述的示例性实施方案易于有各种修改和替代形式，但特定实施方案已在附图中以举例方式示出并将在本文中详细描述。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，所述方法包括：形成包含聚合物前体和固体模板剂的可聚合组合物；形成所述可聚合组合物的涂层；处理所述涂层以形成在多个限定区域中包含固相的固化聚合物材料；和从所述固化的聚合物材料去除至少一部分所述固相以形成空隙化聚合物层。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括处理所述可聚合组合物以形成均质溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其中去除至少一部分所述固相包括在大约30℃至大约300℃之间的温度下使所述模板剂升华。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述模板剂包含多芳烃。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述模板剂选自2
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萘酚、蒽、苯甲酸、水杨酸、樟脑、糖精、奎宁、胆固醇、棕榈酸、硬脂酸、乙酰水杨酸、阿托品、砷、哌嗪和1,4
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二氯苯。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个限定区域包括最大维度小于大约20μm的富模板材料域。7.根据权利要求1所述的方法，其中去除至少一部分所述固相包括升华。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述空隙化聚合物层具有大约0.2MPa至大约500MPa的弹性模量。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：