[发明专利]一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器，其特征在于，所述柔性电致动器为三明治结构，包括离子聚合物中间层及其上下两侧的非金属电极层；

所述离子聚合物中间层由聚氨酯弹性体胶粒和离子液体混合制成；

所述非金属电极层由非金属导电高分子材料和碳纳米管以及添加剂组成。

2.如权利要求1所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器，其特征在于，所述添加剂为DMSO、乙醇和离子液体；所述非金属导电高分子材料为PEDOT:PSS；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺。

3.如权利要求1所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器，其特征在于，所述离子聚合物中间层的厚度为0.2-0.4mm；所述非金属电极层的厚度为1-5μm。

4.如权利要求1-3任一所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备i-TPU离子聚合物中间层；

S2、制备非金属电极前驱体溶液；

S3、将步骤S2制备的电极层前驱体溶液通过超声喷涂工艺附着到步骤S1制备的离子聚合物中间层的上下两面，即制备得到所述柔性电致动器。

5.如权利要求4所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器的制备方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11、将N,N-二甲基甲酰胺溶液在烧瓶中加热至80℃，缓慢加入TPU胶粒，搅拌至全部溶解；

S12、向步骤S11的烧瓶中加入离子液体，并于80℃磁力搅拌12小时；得到i-TPU溶液；

S13、将步骤S12所得i-TPU溶液放入60℃烘箱中静置2小时去除上层气泡，随后趁热滴于玻璃培养皿盖的中部并置于水平光学平台上静置5分钟使i-TPU溶液分散均匀；所述培养皿盖直径与所滴i-TPU溶液质量的比例关系为3cm:2g；

S14、将步骤S13的培养皿盖放入40℃烘箱中，每隔1小时增加10℃直至烘箱内温度达120℃，保持此温度24小时，随后对烘箱抽真空12小时；冷却后用镊子将i-TPU离子聚合物中间层从培养皿盖上剥离开即得到所述i-TPU离子聚合物中间层。

6.如权利要求5所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器的制备方法，其特征在于，加入的N,N-二甲基甲酰胺溶液、TPU胶粒和离子液体的质量比为3:1:1.2。

7.如权利要求4所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器的制备方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21、取PEDOT:PSS水分散体溶液，加入DMSO、乙醇和离子液体，40℃水浴搅拌3小时；

S22、将碳纳米管缓慢加入步骤S21正在进行磁力搅拌的混合溶液中，继续搅拌1小时后用90W超声处理3分钟，使碳纳米管分散均匀，得到所述非金属电极前驱体溶液。

8.如权利要求7所述一种基于喷涂非金属电极的柔性电致动器的制备方法，其特征在于，所述PEDOT:PSS水分散体溶液、DMSO、乙醇、离子液体和碳纳米管的质量比为：300:15:35:4.5:1.3。