[发明专利]一种柔性可修复导电有机硅复合材料及其制备方法与应变传感器应用

说明书

本发明涉及一种柔性可修复导电有机硅复合材料及其制备方法与应变传感器应用，属于柔性复合材料领域。本发明利用含儿茶酚残基的单体衍生物B通过Schiff碱反应改性含氨基聚硅氧烷衍生物A和氨基改性的多壁碳纳米管D分别得到含亚胺键和儿茶酚残基的聚硅氧烷衍生物C和含亚胺键和儿茶酚残基的改性多壁碳纳米管E，将含亚胺键和儿茶酚残基的聚硅氧烷衍生物C和含亚胺键和儿茶酚残基的改性多壁碳纳米管E进行复合，并且加入氯化锌，搅拌并超声后获得基于氢键、金属配位键和亚胺键的有机硅复合材料，其具有高效的室温自愈能力、出色的力学性能、优秀的导电能力和敏感的传感能力。可应用于柔性传感、电子皮肤、可穿戴电子产品和软体机器人中的应用。

技术领域

本发明属于柔性复合材料领域，特别涉及一种柔性可修复导电有机硅复合材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着高分子复合材料的不断发展，在人们的日常生活中各种柔性复合导电器件的需求量愈发增多，其中最为突出的研究领域自当是柔性传感、电子皮肤、可穿戴电子产品、软体机器人等方向，各种柔性复合导电器件往往需要具备可拉伸和可自愈的能力。其中，有机硅复合材料作为一种高分子复合材料，由于其拥有出色的化学稳定性、热力学稳定性，且在较宽温度范围内具有优异的柔韧性，是进一步开发为各种柔性电子器件的理想平台。

传统的有机硅复合材料往往通过将由永久性共价键交联的有机硅网络与导电纳米材料复合制备而成，但并不具有自修复性能。如何令受损的有机硅复合材料自行修复并恢复其力学性能是一个难题。而基于可逆共价键(二硫键、亚胺键、硼氧键和可逆D-A反应等)或动态相互作用(氢键、金属配位键等)制得的有机硅纳米复合体系，可通过可逆化学键的动态性，轻松实现复合材料的自修复过程。如有研究公开了一种自修复有机硅弹性体的制备方法，该方法包括：将含1，2-二硫环戊基衍生物A与含氨基聚硅氧烷衍生物B通过扩链反应合成含1，2-二硫环戊基的聚硅氧烷；利用聚硅氧烷末端二硫环戊基团双硫键作用实现有机硅高分子网络的可逆交联作用，制备出一种可自愈的硅橡胶材料，但发明人发现：材料的可拉伸能力和自修复能力还有研究空间。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种柔性可修复导电有机硅复合材料及其制备方法。采用含儿茶酚残基的单体衍生物B(例如：3，4-二羟基苯甲醛)分别对氨基功能化的聚硅氧烷和氨基改性的多壁碳纳米管进行改性，经过Schiff碱反应后，儿茶酚残基通过亚胺键分别与硅氧烷和多壁碳纳米管相连。将氯化锌加入复合体系中，使复合体系中同时存在氢键、金属配位键和亚胺键。在多种可逆且强弱不同的化学键的作用下，赋予有机硅复合材料高效的室温自愈能力和出色的力学性能，由于改性多壁碳纳米管的帮助，有机硅复合材料还具备优秀的导电能力和敏感的传感能力；本发明制备方法绿色简便，适合大规模生产。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种柔性可修复导电有机硅复合材料的制备方法，包括：

采用含醛基和邻苯羟基单体衍生物B对含氨基聚硅氧烷衍生物A进行改性，得到含亚胺键和儿茶酚残基的聚硅氧烷衍生物C；

采用含醛基和邻苯羟基单体衍生物B对氨基改性的多壁碳纳米管D进行改性，得到含亚胺键和儿茶酚残基的改性多壁碳纳米管E；

将所述含亚胺键和儿茶酚残基的聚硅氧烷衍生物C与含亚胺键和儿茶酚残基的改性多壁碳纳米管E与锌盐混合均匀，复合，得到柔性可修复导电有机硅复合材料。