[发明专利]自修复材料与可水下黏附柔性器件及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种自修复材料与可水下黏附柔性器件及其制备方法和应用，A12、A211、THF、IPDI制备可极端条件自修复有机硅弹性体。A12、211、THF、IPDI、银纳米片制备可直写3D打印的自修复导电复合材料。A12、A211、THF、IPDI制备水下黏附层。可水下黏附柔性器件，包括三层，第一层采用水下黏附层；第二层为可极端条件自修复有机硅弹性体；第三层为柔性传感电路，柔性传感电路采用可直写3D打印的自修复导电复合材料通过直写3D打印制成。该可水下黏附柔性器件可以用于制备无线应变传感器，用于极端条件下检测人体生理活动。本发明材料发生损伤后，可以实现划痕和机械性能修复，制备的柔性传感器件可以在水下应用。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种自修复材料与可水下黏附柔性器件及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，直接墨水书写(DIW)作为一种新型的材料成型加工技术，广受国内外学者关注。可直写自修复导电复合材料的发展常集中在水凝胶领域，旨在通过调控凝胶网络结构以及复合介质制备可直写的自修复导电复合材料。但是，基于水凝胶打印的器件形状较难固定，打印精度低，强度低，耐候性差，无法在极端气候环境中使用。

有机硅橡胶因具有良好的生物相容性、耐化学性、机械柔韧性和良好的可加工性而被广泛研究。越来越多的研究者通过3D打印将自修复导电有机硅橡胶复合材料制成各种功能性器件，并应用于柔性电子器件(FED)、软体机器人和组织工程等领域。然而，自修复导电有机硅橡胶材料直写3D打印一直受打印温度限制。温度低时无法打印；高温时导电介质与硅橡胶基体分离。

公开号CN 113362984 A提供一种适用于高精密直写3D打印的纳米颗粒铜浆、制备及用途，采用三芳基膦或者三烷基膦类化合物作为铜粉保护剂并将铜纳米颗粒配制成含有环氧树脂的油溶性浆料，解决纳米颗粒铜浆在制备和存放过程中容易被氧化的问题，提高纳米颗粒铜浆的导电性能，使其适用于高精密直写3D打印。但是该技术不具备自修复性能。

CN 113429836 A提供一种石墨烯/炭黑导电油墨及其制备方法和应用，包括以下步骤：步骤1，将质量比为(1～2)：3的炭黑和石墨烯依次分散到去离子水与无水乙醇中，得到混合体系；步骤2，在混合导电油墨，导电性良好、低成本、性能稳定，采用物理的方法制备出石墨烯/炭黑导电油墨，再通过墨水直写3D打印的方式在纸张上直写导电线路，实现代替传统金属导线的同时，还有效的缩短传统制造电路板的时间，大大提高工艺效率，有望应用于柔性电子器件中。但是该技术打印层干燥后柔性差，不具备自修复性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

传统导电自修复有机硅橡胶难以直写3D打印。

传统有机硅橡胶导电复合材料功能单一，无法适应极端气候条件。

传统导电有机硅橡胶组成的柔性传感器传感灵敏度低，最低检测应变阈值高。

传统有机硅橡胶几乎不具备黏附性能，目前未见具备水下黏附性能的有机硅橡胶。

基于此，本发明采用一定比例的伯胺和仲胺封端的有机硅低聚物与异弗二酮二异氰酸酯反应，复合一定比例银纳米片，制备适于直写3D打印的导电自修复有机硅橡胶材料。并使用不同伯胺和仲胺比例的有机硅橡胶复合，组装导电、极端条件自修复、水下可逆黏附的多功能柔性材料。

本发明采用的技术方案是：

一、可极端条件自修复有机硅弹性体，由以下物质制备而成：

氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷A12、N-乙基氨基异丁基封端的聚二甲基硅氧烷A211、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、四氢呋喃THF；

制备方法包括以下步骤：

步骤1，配制预聚物溶液

预聚物包括：