[发明专利]一种高韧性导电纳米复合离子凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高韧性导电纳米复合离子凝胶及其制备方法，其在确保产品韧性的基础上，产品兼具较佳的导电率和延伸性，具有优异的综合性能，并且制备工艺简单，适合大规模生产。一种高韧性导电纳米复合离子凝胶，其特征在于：该高韧性导电纳米复合离子凝胶的制备原料包括纳米二氧化钛水溶胶、离子液体和单体，离子液体与纳米二氧化钛水溶胶的体积比为1~8：1，原料的各组分混合后，单体的摩尔浓度为0.5~3M；纳米二氧化钛水溶胶中纳米二氧化钛的粒径大小为5~30 nm、质量浓度为10%~15%；单体为丙烯酸、丙烯酸酯或丙烯酰胺类单体。

技术领域

本发明涉及柔性电子材料领域，特别是涉及一种高韧性导电纳米复合离子凝胶及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展和人们生活需求的提高，各种可穿戴柔性电子设备得以快速发展。然而以金属为代表的传统导电材模量大、延伸性差，无无法满足柔性电子设备的要求。因此，迫切需要开发具有优异柔韧性与延展性的柔性导电材料，满足目前可穿戴电子设备的发展需求。

凝胶材料是由交联的聚合物网络与分散于其中的各种液体构成一种软材料，具有柔性好、模量低等优异性能，可以通过使用导电聚合物或者在液体组分中添加各种导电成分制备具有优异导电性能的凝胶材料，因而被认为是柔性可穿戴电子设备的理想材料。其中，以离子液体作为导电成分的离子凝胶具有导电率高、热稳定性好以及液体不挥发等优点，是目前导电凝胶发展的主流方向之一。现有技术公开了制备离子凝胶的方法，例如，Zhongxiao Li, Jinke Wang, Ruofei Hu, Chi Lv,and Junping Zheng,A Highly IonicConductive, Healable,and Adhesive Polysiloxane-Supported Ionogel,Macromolecular Rapid Communications,2019, 40, 1800776(以下简称文献1)，JiahangLiu1, Hongzan Song1, Zihao Wang1, Jianxin Zhang1, Jun Zhang2, and Xinwu Ba1,Stretchable, self-healable, and reprocessable chemical cross-linked ionogelselectrolytes based on gelatin for flexible supercapacitors,Journal ofMaterials Science,(2020) 55:3991–4004(以下简称文献2)，Yong Zhong,Giao T. M.Nguyen,and Edwin W. H. Jager,Highly Conductive, PhotolithographicallyPatternable Ionogels for Flexible and Stretchable Electrochemical Devices,ACSApplied Materials Interfaces,2018, 10, 21601−21611(以下简称文献3)，Li MeiZhang, Yuan He, Sibo Cheng, Hao Sheng, Keren Dai, Wen Jiang Zheng,Mei XiangWang, Zhen Shan Chen, Yong Mei Chen,* and Zhigang Suo,Self-Healing, Adhesive,and Highly Stretchable Ionogel as a Strain Sensor for Extremely LargeDeformation,Small 2019, 15, 1804651(以下简称文献4)。上述文献制备的离子凝胶的导电率和延伸率分别如下所示。

上述文献1、3相关方法制备的离子凝胶的延伸性和导电率低均较低，文献2相关方法制备的离子凝胶虽然导电性大幅提升，但其延伸率较低，文献4相关方法制备的离子凝胶虽然延伸率大幅提升，但其导电性较低，尚无法满足实际应用的需求，同时，上述文献方法通常需要特殊的分子结构设计或者较为繁琐的制备工艺，不适合大规模生产。

发明内容