【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于柔性離子導電聚合物材料，具體涉及一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體及其制備方法和應用。
技術介紹
1、新材料的研發與應用對于推動科技進步、實現產業升級和促進新興產業發展至關重要。隨著柔性電子領域的迅速崛起，可拉伸導電材料的需求日益增長?，F有的可拉伸導電材料，如水凝膠、離子凝膠等，雖然具有優異的離子導電性和變形性，但普遍存在溶劑易泄漏、機械強度弱且易受環境影響等問題，嚴重限制了其在可穿戴電子等領域的應用潛力。近年來，由聚合物網絡和導電離子構成的無溶劑的離子導電彈性體逐漸受到關注。這種材料無需依賴液態溶劑即可實現高效的離子傳輸，有效避免了因溶劑泄漏導致的性能衰減或失效問題，顯著提高了材料在使用過程中的穩定性。因此，離子導電彈性體的開發對于推動柔性電子領域的發展具有重要意義。
2、然而，現有的離子導電彈性體存在一些應用阻礙：(1)離子導電彈性體的剛性較低(彈性模量普遍低于5mpa)，韌性較低(韌性低于30mj/m3)，且存在高剛性與高韌性難以兼顧的問題，限制了其在柔性電子領域(如結構植入物、軟體機器人和能量存儲設備等)中作為力學承載基體材料全面應用的能力；(2)離子導電彈性體制備過程中對聚合物網絡微觀結構組織的準確調控仍面臨困難，導致聚合物網絡缺乏有效的能量耗散機制，使得離子導電彈性體的抗裂紋擴展能力通常較差(撕裂能小于30kj/m2)，在多次循環載荷下容易出現疲勞斷裂，不利于其長期的穩定性。
3、目前，鮮有報道同時具有高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體，一方面是因為材料的剛性與韌性往
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的實施例提出一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體及其制備方法和應用。
2、第一方面，本專利技術實施例提供了一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3、(1)將鎵銦合金液態金屬預先分散于聚乙烯醇的良溶劑中，并進行超聲破碎，得到lm分散液；
4、(2)將聚乙烯醇在加熱條件下溶解于所述lm分散液中，得到pva/lm溶液；
5、(3)將所述pva/lm溶液進行冷凍，得到pva/lm溶液冷凍物；
6、(4)將所述pva/lm溶液冷凍物置于可聚合共晶溶劑中并在低溫環境中進行溶劑置換，得到溶劑置換產物；
7、(5)將所述溶劑置換產物置于室溫環境中，得到離子導電彈性體。
8、本專利技術實施例的制備方法帶來的優點和技術效果為：
9、1、通過獨特的低溫溶劑交換再聚合過程，本專利技術實施例的制備方法成功調控了聚合物鏈的構象，并構建了均勻且堅固的自適應結晶交聯網絡。這一創新使得離子導電彈性體在彈性模量(高于40mpa)、韌性(高于90mj/m3)、力學強度(高于30mpa)及抗撕裂性能(高于70kj/m2)等關鍵性能指標上，相較于現有技術展現出顯著的綜合性能優勢。
10、2、本專利技術實施例提供的制備方法中，所使用的聚合物和溶劑價格低廉，符合綠色環保標準，離子導電彈性體的制備過程簡單高效，無需添加任何有毒化學試劑，所得離子導電彈性體材料具有更高的生物相容性，適合大規模生產。
11、3、得益于本專利技術實施例的離子導電彈性體優異的力學性能和生物相容性，本專利技術實施例的離子導電彈性體可廣泛應用于柔性電子、可穿戴設備、智能材料等領域，為這些領域提供了一種新型的高性能材料解決方案。
12、在一些實施例中，所述聚乙烯醇的良溶劑為水、二甲基亞砜和n-乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
13、在一些實施例中，所述超聲破碎的時間為5～30min。
14、在一些實施例中，所述鎵銦合金液態金屬的質量為所述pva/lm溶液總質量的0.25～0.75％。
15、在一些實施例中，所述聚乙烯醇的質量為所述pva/lm溶液總質量的10～20％。
16、在一些實施例中，所述加熱條件的溫度為80～100℃。
17、在一些實施例中，所述冷凍的溫度為-18～0℃；和/或，所述低溫環境為-18～6℃；和/或，所述溶劑置換的次數為1～5次；和/或，所述溶劑置換的時間為12～48h。
18、在一些實施例中，所述可聚合共晶溶劑中的氯化膽堿和丙烯酸的摩爾比為1:(2～4)。
19、第二方面，本專利技術實施例還提供了一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體，由第一方面所述的制備方法得到。
20、本專利技術實施例的離子導電彈性體帶來的優點和技術效果為：
21、在pva伸展聚合網絡結構和“剛-柔”聚合物結構的協同作用下，本專利技術實施例的離子導電彈性體展現出高剛性(例如彈性模量超過40mpa)、高韌性(例如韌性超過90mj/m3)和優異的抗撕裂性能(例如抗撕裂能高于70kj/m2)。
22、第三方面，本專利技術實施例提供了第二方面所述的離子導電彈性體在離子導電彈性體纖維和/或離子導電彈性體纖維傳感器方面的應用。
23、本專利技術實施例的應用帶來的優點和技術效果為：
24、本專利技術實施例的離子導電彈性體能應用于柔性導電纖維及纖維傳感器領域，具有重要的研究意義和實用價值。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的良溶劑為水、二甲基亞砜和N-乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超聲破碎的時間為5～30min。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鎵銦合金液態金屬的質量為所述PVA/LM溶液總質量的0.25～0.75％。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的質量為所述PVA/LM溶液總質量的10～20％。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱條件的溫度為80～100℃。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述冷凍的溫度為-18～0℃；和/或，所述低溫環境為-18～6℃；和/或，所述溶劑置換的次數為1～5次；和/或，所述溶劑置換的時間為12～48h。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可聚合共晶溶劑中的氯化膽堿和丙烯酸的摩爾比為1:(2～4)。
9.一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體，其特征在于，由權利要求1～8任一項所述的制備方法得到。
10.根據權利要求9所述的離子導電彈性體在離子導電彈性體纖維和/或離子導電彈性體纖維傳感器方面的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種高剛性、高韌性且抗撕裂的離子導電彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的良溶劑為水、二甲基亞砜和n-乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超聲破碎的時間為5～30min。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鎵銦合金液態金屬的質量為所述pva/lm溶液總質量的0.25～0.75％。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的質量為所述pva/lm溶液總質量的10～20％。
6.根據權利要求1所述的制備方法...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。