[发明专利]高介电弹性复合材料及其制备方法和在柔性传感中的应用

权利要求书

1.一种高介电弹性复合材料，其特征在于，包括：

依次层叠分布的纳米陶瓷基弹性复合薄膜和纳米导电材料基弹性复合薄膜，且所述高介电弹性复合材料的最外层为所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜；

所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜包括陶瓷纳米材料和弹性聚合物基体材料，所述陶瓷纳米材料在所述弹性聚合物基体材料表面呈三维网络结构分布；

所述纳米导电材料基弹性复合薄膜包括导电纳米材料和弹性聚合物基体材料，所述导电纳米材料在所述弹性聚合物基体材料表面呈三维网络结构分布；

在所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜中，所述陶瓷纳米材料的体积占所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜总体积的5%-20%；

在所述纳米导电材料基弹性复合薄膜中，所述导电纳米材料的体积占所述纳米导电材料基弹性复合薄膜总体积的0.1%-1%；

所述高介电弹性复合材料的制备方法包括：

（1）采用双推注的静电纺丝仪器，一端对弹性聚合物基体材料溶液进行纺丝，另一端对陶瓷纳米材料分散液进行同步静电喷涂，采用接收滚筒对静电纺丝的弹性纤维和静电喷涂的陶瓷纳米材料同步接收，溶剂在该过程中迅速挥发，以便得到纳米陶瓷基弹性复合薄膜；

（2）采用双推注的静电纺丝仪器，一端对弹性聚合物基体材料溶液进行纺丝，另一端对导电纳米材料分散液进行同步静电喷涂，采用接收滚筒对静电纺丝的弹性纤维和静电喷涂的导电纳米材料同步接收，溶剂在该过程中迅速挥发，以便得到纳米导电材料基弹性复合薄膜；

（3）将所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜与所述纳米导电材料基弹性复合薄膜依次叠层组装，且所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜置于最外层，采用热压机进行热压成型，以便得到致密的多层结构的高介电弹性复合材料。

2.根据权利要求1所述的高介电弹性复合材料，其特征在于，所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜的厚度为5-20微米；

任选地，所述纳米导电材料基弹性复合薄膜的厚度为5-10微米。

3.根据权利要求1或2所述的高介电弹性复合材料，其特征在于，所述弹性聚合物基体材料选自聚氨酯和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少之一；

任选地，所述陶瓷纳米材料选自钛酸钡纳米颗粒、钛酸钡纳米棒、锆钛酸钡纳米颗粒、锆钛酸钡纳米棒、锆钛酸铅纳米颗粒和锆钛酸铅纳米棒中的至少之一；

任选地，所述导电纳米材料选自银纳米颗粒、银纳米线、碳纳米管和石墨烯中的至少之一。

4.根据权利要求1或2所述的高介电弹性复合材料，其特征在于，在所述高介电弹性复合材料中，所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜和所述纳米导电材料基弹性复合薄膜的总层数为3-15层，且所述总层数为奇数。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述的高介电弹性复合材料的方法，其特征在于，包括：

（1）采用双推注的静电纺丝仪器，一端对弹性聚合物基体材料溶液进行纺丝，另一端对陶瓷纳米材料分散液进行同步静电喷涂，采用接收滚筒对静电纺丝的弹性纤维和静电喷涂的陶瓷纳米材料同步接收，溶剂在该过程中迅速挥发，以便得到纳米陶瓷基弹性复合薄膜；

（2）采用双推注的静电纺丝仪器，一端对弹性聚合物基体材料溶液进行纺丝，另一端对导电纳米材料分散液进行同步静电喷涂，采用接收滚筒对静电纺丝的弹性纤维和静电喷涂的导电纳米材料同步接收，溶剂在该过程中迅速挥发，以便得到纳米导电材料基弹性复合薄膜；

（3）将所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜与所述纳米导电材料基弹性复合薄膜依次叠层组装，且所述纳米陶瓷基弹性复合薄膜置于最外层，采用热压机进行热压成型，以便得到致密的多层结构的高介电弹性复合材料。