[发明专利]一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料及其合成方法和应用

说明书

本发明属于有机半导体材料/电子器件领域，公开了一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料及其合成方法和应用。该材料是在惰性气氛下，以二茂铁甲醛衍生物为原料，加入苯基乙腈衍生物和有机碱，在有机溶剂中反应制得。该材料的分子结构如式Ⅰ或式Ⅱ所示。该材料为含有二茂铁基团及其相关衍生物，通过二茂铁基团与具有聚集诱导发光性质的基团组合，提高了分子的三维立体构型，增加材料的对压力的敏感性，其制备的压电器件能够有效的监控肢体运动，扩宽了材料的在软体机器人、健康监测、运动监控、可穿戴设备等领域的应用范围。

技术领域

本发明属于有机半导体材料/电子器件领域，特别涉及一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料及其合成方法和应用。

背景技术

具有压电效应的材料统称为压电材料。压电效应自1880年发现以来，已在电子、通讯、超声、引爆等许多技术领域得到了广泛应用。已压电性为基本原理的压电传感器具有频响宽、灵敏度高、机械阻抗大、信噪比高、环境适应性强、结构简单、工作可靠、体积小质量轻等许多优点，尤其见长于极广的测量范围：它可以把位移、加速度、压力、温度、湿度等非电量转换为电量进行测量。所以在工程力学、生物医学、电声学等领域得到越来越广泛的应用。

压电材料种类繁多，按其组成大致可分为无机压电材料、有机压电材料和复合压电材料。其中，有机压电材料又称压电聚合物，可分为四类：压电塑料、压电橡胶、压电树脂和合成多肽。压电聚合物密度小，材质柔韧，不易破碎，可大量生产且易于制成面积较大的膜，阻抗低，压电电压常数高；但因其压电应变常数较低，使用形式较为单一，限制了其在实际应用范围。有机小分子压电材料因其合成简单、易纯化、结构可调控，成为一类新型的压电材料，扩展其在柔性器件、可穿戴装备、软体机器人中的应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料。

本发明的又一目的在于提供一种上述含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料的合成方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料，所述有机小分子半导体材料的分子结构如式Ⅰ、式Ⅱ或式III所示：

其中，R取代基为含有5～30个碳原子的取代芳香烃、含有6～50个环原子的芳氧基、含有5～30个碳原子的芳香胺、含有6～20个碳原子的硼芳烃或含有5～40个碳原子的芳族杂环基团，n为1≥且≤10的自然数。

上述的一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料的合成方法，包括以下操作步骤：在惰性气氛下，以二茂铁甲醛衍生物为原料，加入苯基乙腈衍生物和有机碱，在有机溶剂中反应制得含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料。

所述二茂铁甲醛衍生物为二茂铁甲醛或1,1'-二茂铁二甲醛；所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、乙醇或四氢呋喃中的一种以上；所述有机碱为叔丁基纯钾、叔丁基纯钠、哌啶或氢氧化钾、氢氧化钠中的一种以上。

所述苯基乙腈衍生物为苯基乙腈或者芳基取代的苯基乙腈衍生物。

所述芳基取代的苯基衍生物为酚噻嗪、三苯基胺、酚噻嗪衍生物或三苯基胺衍生物。

所述二茂铁醛基衍生物：苯基乙腈衍生物：有机碱：有机溶剂的质量比为1：(3～10)：(1～10)：(1～5)。

上述的一种含有二茂铁单元的具有压电性质的有机小分子半导体材料在压电器件应用。

所述压电器件为软体机器人、运动监控装置或人体健康监控装置。