本发明专利技术公开了含有固体聚合物电解质的固态导体、引入该固态导体的电子装置及相关制造方法的各种实施方式。在一个实施方式中，固态导体包含具有分子量为约200克/mol～约8x106克/mol的分子的聚环氧乙烷和混合有该聚环氧乙烷的大豆蛋白产品，所述大豆蛋白产品含有大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白并具有细链网络结构。所述聚环氧乙烷的个体分子缠绕在该大豆蛋白产品的细链网络结构中，并且聚环氧乙烷有至少50%是非晶态的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了含有固体聚合物电解质的固态导体、引入该固态导体的电子装置及相关制造方法的各种实施方式。在一个实施方式中，固态导体包含具有分子量为约200克/mol～约8x106克/mol的分子的聚环氧乙烷和混合有该聚环氧乙烷的大豆蛋白产品，所述大豆蛋白产品含有大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白并具有细链网络结构。所述聚环氧乙烷的个体分子缠绕在该大豆蛋白产品的细链网络结构中，并且聚环氧乙烷有至少50%是非晶态的。【专利说明】柔性固态导体相关申请的交叉引用本申请要求2011年5月9日递交的美国临时申请61/483，829号的优先权，通过援引将其内容并入本说明书中。背景对于增加能量存储的需求在持续增长。下一代微电子继续需要大量包括柔性电池、汽车用清洁能源等的高性能电池产品，并且所有这些产品都依赖于新的电池技术来实现更长的循环寿命、更高的能量密度、更佳的再充电能力和更高的可靠性。另外，在生产和使用过程中，关于安全性和再循环的环境关注将始终存在。此外，由于电池中的电解质传导离子、阻挡电子并分开电极以防止短路，因此电解质是电池的重要部分，并且高性能“绿色”固体电解质的开发对于高效电池技术、增强和广泛应用意义重大。柔性电子装置具有某些功能优点。例如，柔性数字显示器可用于从计算机输出信息，然后在不用时卷起以节省空间。在另一实例中，已经为对卫星供电而开发柔性太阳能电池。此类太阳能电池可以被卷起以进行发射，而当在轨道时容易展开。尽管存在这些功能优点，但对常规柔性电子装置通常还是外部供电，因为柔性电池不容易获得。制造柔性电池的一个挑战在于缺乏具有良好的顺应性或柔性的高品质固态导体。
技术实现思路
本公开内容不限于所描述的特定系统、装置和方法，它们可以变化。描述中所使用的术语目的仅在于描述特定形式或实施方式，而不意在限制范围。在一个实施方式中，提供一种固态导体，所述固态导体包含:至少一种包含聚醚的聚合物；和与该聚合物混合的至少一种蛋白产品，其中所述蛋白产品具有细链网络结构；其中所述聚醚的个体分子缠绕在所述蛋白产品的细链网络结构中，使得聚醚分子的至少约50%是非晶态的。在另一实施方式中，提供一种电子装置，所述电子装置包括第一电极；与第一电极间隔开的第二电极；设置在所述第一电极与所述第二电极之间的固体聚合物电解质，所述固体聚合物电解质具有约50%?约700%的柔性并包含:多种聚醚分子；和与该聚合物混合的至少一种蛋白产品，所述蛋白产品具有处于细链网络结构的多条蛋白链，其中所述聚醚的个体分子缠绕在蛋白产品的细链网络结构中；其中所述固体聚合物电解质具有可使电流在所述第一电极与所述第二电极之间流动的电导率。在另一个实施方式中，提供一种制备固态导体的方法。该方法可以包括提供蛋白在溶剂中的蛋白分散体；将聚醚材料与该蛋白分散体混合以形成聚醚-蛋白混合物；和从该聚醚-蛋白混合物中蒸发溶剂以形成固态导体。【专利附图】【附图说明】图1A和IB是在本技术的实施方式的各种操作模式中电子装置的示意图。图1C显示的是适于本技术的实施方式的图1A和图1B中的电子装置的固态导体的化学结构和透视图。图2是显示制造适于本技术的实施方式的图1A和图1B的电子装置的固态导体的方法的流程图。图3A显示的对于根据图2中的方法的实施方式制备的固态导体进行的拉伸测试的四张系列照片。图3B显示以μ N为单位的载荷(y轴)与以nm为单位的深度(x轴)的图。p-SPE膜由实线表示，而s-SPE膜由虚线表示。图3C显示针对p-SPE膜获得的阻抗谱(方形标记)。X轴为ZyiO4 (欧姆)，刻度为O?14。y轴为Zi/ΙΟ4(欧姆)，刻度为O?50。体电阻(bulk resistance)表不为Rb。图3D显示的是针对s-SPE膜获得的阻抗谱(圆形标记)。x轴为Zr/104 (欧姆)，刻度为O?I。y轴为Zi/ΙΟ4(欧姆)，刻度为O?10。体电阻表示为Rb。图3E是X轴为加载于PE0/LiC104的各种材料并且y轴为刻度为O?120的电导率增强倍数的柱状图。图3F是log (频率/Hz) (X轴；刻度为I?7)与log (电导率/S cm—1) (y轴；刻度为-8?-3)的图。方形标记表示原始样品(as-received)的s_SPE膜；圆形标记表示100%拉伸的s-SPE膜；并且菱形标记表示回缩的s-SPE膜。图4显示根据图2中的方法的实施方式制备的固态导体的示例性的电导率与频率的关系的图。X轴为频率(HZ)，并且y轴为电导率(S/cm)。【具体实施方式】下面描述含有固体聚合物电解质(“SPE”)的固态导体、引入该固体导体的电子装置及相关制造方法的各种实施方式。术语“固体聚合物电解质”或“SPE”在整个说明书中用于指能够输送离子和/或其他电荷载体从而实现离子和/或其他类型传导(本文中统一称作“电导”)的固体聚合物材料。相关领域技术人员也将理解，本技术可以具有其他实施方式，并且本技术可以无需以下参照图1A-4描述的实施方式的数个细节下实施。为获得宽范围的电子和电力应用，对于拥有高离子电导率和吸引人的机械顺从性的固体聚合物电解质(SPE)存在大量需求。虽然初期的工作集中于其在锂离子电池中的功能上，但现在应用也可以包括化学传感器、有机薄膜晶体管、电子机械传动器、聚合物发光电化学电池和气体分离膜。对于SPE的一些应用，期望的是在保持机械性质的同时引入高离子电导率。此外，对于SPE的其他应用，可能期望的是，SPE兼具高离子电导率和高弹性，这是制造用于下一代电子设备和高能量密度应用的薄且柔性的装置所需要的。高柔性和导电性SPE也可以用于可延展的用于人类的人造皮肤。此类皮肤是可商购的，但它们缺乏电功能。如可将橡胶等各种可延展材料用于日常活动中，但它们具有很差的电性质。对于一些人造皮肤应用，会期望的是，这种皮肤包括可延展的有源电子元件和互连。类皮肤感受性的实现可能需要电源，理想的是，优选直接集成在皮肤上的电源以进行容易的系统集成。对于高能量密度应用中的可折叠/柔性装置需要高柔性和导电性的SPE。认为弹性体共混的聚环氧乙烧(PEO) (poly (ethylene oxide))或“盐掺聚合物”都不能在室温实现可接受的电导率。使用生物材料开发高性能SPE也面临挑战。如大豆蛋白等蛋白是最丰富的可再生资源之一。然而，大豆蛋白产品可能是刚性的，并可能为聚合物共混物带来不良加工性和脆性。例如，在添加20重量％大豆蛋白分离物(SPI)之后，聚酯型聚氨酯(poly (ester urethane))膜的应变由750%降低至小于50%。但是，已经发现,通过将如SPI等蛋白与如PEO等聚醚共混，可以制造具有高电导率的高柔性蛋白类SPE(s-SPE)。基于PEO的SPE具有某些优点:(I)可以产生大表面积的薄膜，(2)设计上具有灵活性，(3)不含腐蚀性或强力溶剂，和(4)所制造的电池或其他电子装置可以封装在低压容器中。但是，由于低离子电导率和/或不充分的机械性质，发现PEO类SPE极少取得商业成功。这两种性质被认为与聚合物链的迁移相关。例如，聚合物内的高链移动性(chainmobility)可以导致高离子电导率，但同时也可以导致较低的机械性质。因此，这两种性质的增强通常是相冲突的。已经开发了许多物理/化学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固态导体，所述导体包含：至少一种包含聚醚的聚合物；和与所述聚合物混合的至少一种蛋白，其中所述蛋白产品具有细链网络结构；其中，所述聚醚的个体分子缠绕在所述蛋白的细链网络结构中，使得所述聚醚分子的至少约50%是非晶态的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：仲伟虹，吉建英，李斌，
申请(专利权)人：华盛顿州立大学，
类型：
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